13 天自制简易数据库
用 C 语言从零实现一个 sqlite
第二部分 - 世界上最简单的 SQL 编译器和虚拟机
我们开始复刻 sqlite，sqlite 的“前端”是一个 SQL 编译器，它可以解析字符串然后输出一个内部表示，我们将这个内部表示称之为字节码。
字节码将会被传递给虚拟机，然后被虚拟机执行。
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像这样分成两步会有很多好处：
- 降低了每一部分的复杂度（例如：虚拟机无需关心语法错误）
- 允许将常见查询编译一次后就缓存起来以提高性能
按照这个思路，我们来重构一下 main 函数和新增两个关键字：
int main(int argc, char* argv[]) {
InputBuffer* input_buffer = new_input_buffer();
while (true) {
print_prompt();
read_input(input_buffer);
- if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
- exit(EXIT_SUCCESS);
- } else {
- printf("Unrecognized command '%s'.\n", input_buffer->buffer);
+ if (input_buffer->buffer[0] == '.') {
+ switch (do_meta_command(input_buffer)) {
+ case (META_COMMAND_SUCCESS):
+ continue;
+ case (META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND):
+ printf("Unrecognized command '%s'\n", input_buffer->buffer);
+ continue;
+ }
}
+
+ Statement statement;
+ switch (prepare_statement(input_buffer, &statement)) {
+ case (PREPARE_SUCCESS):
+ break;
+ case (PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT):
+ printf("Unrecognized keyword at start of '%s'.\n",
+ input_buffer->buffer);
+ continue;
+ }
+
+ execute_statement(&statement);
+ printf("Executed.\n");
}
}
非 SQL 语句，例如 .exit 我们称之为“元命令”，这些命令以 . 开头，我们只需要判断第一个字符是否为 .，然后交给单独的函数来处理这些命令。
接下来，我们添加一个步骤，将用户输入行转换为语句的内部表示。我们这个 sqlite 的前端实现得比较 hacky（译者注：指 demo 级的代码）。
最后，我们将预处理过的语句传递给 execute_statement，这个函数最终将会成为我们的虚拟机。
请注意，我们的两个新函数的返回值是枚举值，用于指示是成功或是失败：
typedef enum {
META_COMMAND_SUCCESS,
META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND
} MetaCommandResult;
typedef enum { PREPARE_SUCCESS, PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT } PrepareResult;
“未识别的语句（UNRECOGNIZED_STATEMENT）”？有点类似于异常（exception），不过exception是糟糕的（并且 C 语言也不支持异常），所以只要可以我就用枚举值来标记。如果我的 switch 语句没有处理每一个枚举值，C 编译器就会警告，所以我们可以不用担心漏了处理函数返回的任一值。尤其是在以后添加了更多的返回值。
do_meta_command 是对现有函数的封装，为以后增加更多的命令做准备：
MetaCommandResult do_meta_command(InputBuffer* input_buffer) {
if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
exit(EXIT_SUCCESS);
} else {
return META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND;
}
}
我们的“预处理语句”现在只有一个有两个成员的枚举，因为我们允许在语句中传参，所以后续将会包含更多数据。
typedef enum { STATEMENT_INSERT, STATEMENT_SELECT } StatementType;
typedef struct {
StatementType type;
} Statement;
prepare_statement （我们的“SQL 编译器”）目前还不能解析 SQL，它现在只认识两个关键词：
PrepareResult prepare_statement(InputBuffer* input_buffer,
Statement* statement) {
if (strncmp(input_buffer->buffer, "insert", 6) == 0) {
statement->type = STATEMENT_INSERT;
return PREPARE_SUCCESS;
}
if (strcmp(input_buffer->buffer, "select") == 0) {
statement->type = STATEMENT_SELECT;
return PREPARE_SUCCESS;
}
return PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT;
}
注意，我们在判断“insert”的时候用的是 strncmp 函数，因为 insert 关键词后面一般都会跟着要插入的数据（例如： insert 1 cstack foo@bar.com）
最后，execute_statement 包含了一些桩（译者注：桩程序，指对将要开发的代码的一种临时替代）：
void execute_statement(Statement* statement) {
switch (statement->type) {
case (STATEMENT_INSERT):
printf("This is where we would do an insert.\n");
break;
case (STATEMENT_SELECT):
printf("This is where we would do a select.\n");
break;
}
}
函数没有返回任何错误码，因为目前为止这个函数也没有什么可以报错的。
改造之后，我们的程序现在可以识别两个新的关键词了！
~ ./db
db > insert foo bar
This is where we would do an insert.
Executed.
db > delete foo
Unrecognized keyword at start of 'delete foo'.
db > select
This is where we would do a select.
Executed.
db > .tables
Unrecognized command '.tables'
db > .exit
~
我们的数据库框架已经初具雏形了…如果它能存储数据岂不是更棒？在下一章，我们将实现 insert 和 select，虽然会是世界上最糟糕的数据存储。
下面是本章的代码的完整变更：
@@ -10,6 +10,23 @@ struct InputBuffer_t {
} InputBuffer;
+typedef enum {
+ META_COMMAND_SUCCESS,
+ META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND
+} MetaCommandResult;
+
+typedef enum { PREPARE_SUCCESS, PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT } PrepareResult;
+
+typedef enum { STATEMENT_INSERT, STATEMENT_SELECT } StatementType;
+
+typedef struct {
+ StatementType type;
+} Statement;
+
InputBuffer* new_input_buffer() {
InputBuffer* input_buffer = malloc(sizeof(InputBuffer));
input_buffer->buffer = NULL;
@@ -40,17 +57,67 @@ void close_input_buffer(InputBuffer* input_buffer) {
free(input_buffer);
}
+MetaCommandResult do_meta_command(InputBuffer* input_buffer) {
+ if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
+ close_input_buffer(input_buffer);
+ exit(EXIT_SUCCESS);
+ } else {
+ return META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND;
+ }
+}
+
+PrepareResult prepare_statement(InputBuffer* input_buffer,
+ Statement* statement) {
+ if (strncmp(input_buffer->buffer, "insert", 6) == 0) {
+ statement->type = STATEMENT_INSERT;
+ return PREPARE_SUCCESS;
+ }
+ if (strcmp(input_buffer->buffer, "select") == 0) {
+ statement->type = STATEMENT_SELECT;
+ return PREPARE_SUCCESS;
+ }
+
+ return PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT;
+}
+
+void execute_statement(Statement* statement) {
+ switch (statement->type) {
+ case (STATEMENT_INSERT):
+ printf("This is where we would do an insert.\n");
+ break;
+ case (STATEMENT_SELECT):
+ printf("This is where we would do a select.\n");
+ break;
+ }
+}
+
int main(int argc, char* argv[]) {
InputBuffer* input_buffer = new_input_buffer();
while (true) {
print_prompt();
read_input(input_buffer);
- if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
- close_input_buffer(input_buffer);
- exit(EXIT_SUCCESS);
- } else {
- printf("Unrecognized command '%s'.\n", input_buffer->buffer);
+ if (input_buffer->buffer[0] == '.') {
+ switch (do_meta_command(input_buffer)) {
+ case (META_COMMAND_SUCCESS):
+ continue;
+ case (META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND):
+ printf("Unrecognized command '%s'\n", input_buffer->buffer);
+ continue;
+ }
}
+
+ Statement statement;
+ switch (prepare_statement(input_buffer, &statement)) {
+ case (PREPARE_SUCCESS):
+ break;
+ case (PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT):
+ printf("Unrecognized keyword at start of '%s'.\n",
+ input_buffer->buffer);
+ continue;
+ }
+
+ execute_statement(&statement);
+ printf("Executed.\n");
}
}