实现一个简单的Database2(译文）

前文回顾：实现一个简单的Database1(译文）
译注：cstsck在github维护了一个简单的、类似sqlite的数据库实现，通过这个简单的项目，可以很好的理解数据库是如何运行的。本文是第二篇，主要是实现数据库的前端组件，编译器与虚拟机部分功能
Part 2 世界上最简单的SQL编译器与虚拟机

我们正在实现一个sqlite的克隆版本。sqlite的前端是SQL编译器，编译器用来解析字符串并输出一个内部的表示，叫做字节码。
这些字节码被传到虚拟机（virtual machine），在虚拟机中，字节码将被执行。

SQLite Architecture (https://www.sqlite.org/arch.html)
像这样把事情分成两个步骤（SQL编译和虚拟机）有以下两个优点：

• 减少各个部分的复杂性（例如：虚拟机不用关心输入语句语法错误）
  
• 允许只编译通用查询一次，然后对生成的字节码进行缓存，以此来提升性能
  

有了这些想法，让我们来重构主函数，在程序中支持了两个新的关键字：
译注：下面代码中行开头加减号是相对与第一部分（part 1）的实现，增加或者删除的代码。代码对main()重构以适合识别新关键字，在第一部分中，main()函数只能识别“.exit”关键字，也就是程序退出命令。

1. int main(int argc, char* argv[]) {
2.   InputBuffer* input_buffer = new_input_buffer();
3.   while (true) {
4.     print_prompt();
5.     read_input(input_buffer);
7. -   if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
8. -     exit(EXIT_SUCCESS);
9. -   } else {
10. -     printf("Unrecognized command '%s'.\n", input_buffer->buffer);
11. +     if (input_buffer->buffer[0] == '.') {
12. +       switch (do_meta_command(input_buffer)) {
13. +         case (META_COMMAND_SUCCESS):
14. +           continue;
15. +         case (META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND):
16. +           printf("Unrecognized command '%s'\n", input_buffer->buffer);
17. +           continue;
18. +       }
19.       }
20. +
21. +     Statement statement;
22. +     switch (prepare_statement(input_buffer, &statement)) {
23. +       case (PREPARE_SUCCESS):
24. +         break;
25. +       case (PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT):
26. +         printf("Unrecognized keyword at start of '%s'.\n",
27. +               input_buffer->buffer);
28. +         continue;
29. +     }
30. +
31. +     execute_statement(&statement);
32. +     printf("Executed.\n");
33.    }
34. }

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非SQL语句，像“.exit”这样的命令被称为“meta-commands”。它们都是以“.”开头，所以我们在一个独立的函数中检查并且处理它们。
译注：在上边代码中使用了单独的if+switch来处理了以“.”开头的“meta-commands”。
接下来，增加一个步骤，将输入行命令转换成内部表示的语句。这是sqlite前端的一个破解版本。
最后，我门将预编译语句传递到execute_statement()函数，这个函数将最终变成我们的虚拟机。
注意我们的两个新函数返回enum（枚举）类型的来表示成功或者失败：

1. typedef enum {
2.   META_COMMAND_SUCCESS,
3.   META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND
4. } MetaCommandResult;
6. typedef enum { PREPARE_SUCCESS, PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT } PrepareResult;

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在输入命令行语句无法识别时，打印“Unrecognized statement”输出？这个看起来像是异常（exception）。我不喜欢使用exception（并且C语言甚至不支持exception），所以我在任何可行的地方都是用enum结果码做返回。如果我的switch语句没有处理enum成员，C编译器会报错，所以我们能感到小有信心，我们能处理所有函数结果。预计将来会有更多的结果代码被加入。
do_meta_command()函数只是对已有的功能的一个封装，为更多的命令留出空间：

1. MetaCommandResult do_meta_command(InputBuffer* input_buffer) {
2.   if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
3.     exit(EXIT_SUCCESS);
4.   } else {
5.     return META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND;
6.   }
7. }

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我们的“prepared statement”现在只包含一个enum（有两个可能值）。在语句中将会包含更多的我们允许的参数数据：

1. typedef enum { STATEMENT_INSERT, STATEMENT_SELECT } StatementType;
3. typedef struct {
4.   StatementType type;
5. } Statement;

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prepare_statement()函数（我们的SQL编译器）现在还不能理解SQL。事实上，它现在只能理解两个单词：
译注：下面的代码实现了对insert和select关键的解析。

1. PrepareResult prepare_statement(InputBuffer* input_buffer,
2.                                 Statement* statement) {
3.   if (strncmp(input_buffer->buffer, "insert", 6) == 0) {
4.     statement->type = STATEMENT_INSERT;
5.     return PREPARE_SUCCESS;
6.   }
7.   if (strcmp(input_buffer->buffer, "select") == 0) {
8.     statement->type = STATEMENT_SELECT;
9.     return PREPARE_SUCCESS;
10.   }
12.   return PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT;
13. }

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注意，因为“insert”关键字后面有跟随数据，所以为“insert”使用了strncmp()库函数来比对输入值。(例如输入语句为：insert 1 cstack foo@bar.com)
译注：C 库函数 int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n) 是把输入参数 str1 和 str2 进行比较，最多比较入参的前 n 个字节。
最后，execute_statement()函数中包含了一些桩（stubs）：
译注：stubs(一小块代码)，是为了实现测试代码进行，会硬编码一些输入和输出，即在execute_statement()函数中对prepare_statement()函数处理结果进行了引用并处理。

1. void execute_statement(Statement* statement) {
2.   switch (statement->type) {
3.     case (STATEMENT_INSERT):
4.       printf("This is where we would do an insert.\n");
5.       break;
6.     case (STATEMENT_SELECT):
7.       printf("This is where we would do a select.\n");
8.       break;
9.   }
10. }

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注意这里没有返回任何错误码，这是因为在这里还不会有任何报错发生。
译注：目前为止，程序可解析“.exit”、“insert xxx”、"select xxx"命令，其余不会识别，只输出“Unrecognized command 'xxx'”，所以不会有什么报错输出。参考下面的演示。
做了这些重构后，我们的程序就能识别两个新的关键字了。

1. ~ ./db
2. db > insert foo bar
3. This is where we would do an insert.
4. Executed.
5. db > delete foo
6. Unrecognized keyword at start of 'delete foo'.
7. db > select
8. This is where we would do a select.
9. Executed.
10. db > .tables
11. Unrecognized command '.tables'
12. db > .exit
13. ~

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我们的数据库骨架正在形成...如果它能存储数据不是很好吗？在下一部分，我们会实现insert和select，创建世界上最差劲的数据存储。
同时，下面是这部分重构的整个代码不同之处：

1. @@ -10,6 +10,23 @@ struct InputBuffer_t {
2. } InputBuffer;
4. +typedef enum {
5. +  META_COMMAND_SUCCESS,
6. +  META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND
7. +} MetaCommandResult;
8. +
9. +typedef enum { PREPARE_SUCCESS, PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT } PrepareResult;
10. +
11. +typedef enum { STATEMENT_INSERT, STATEMENT_SELECT } StatementType;
12. +
13. +typedef struct {
14. +  StatementType type;
15. +} Statement;
16. +
17. InputBuffer* new_input_buffer() {
18.    InputBuffer* input_buffer = malloc(sizeof(InputBuffer));
19.    input_buffer->buffer = NULL;
20. @@ -40,17 +57,67 @@ void close_input_buffer(InputBuffer* input_buffer) {
21.      free(input_buffer);
22. }
24. +MetaCommandResult do_meta_command(InputBuffer* input_buffer) {
25. +  if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
26. +    close_input_buffer(input_buffer);
27. +    exit(EXIT_SUCCESS);
28. +  } else {
29. +    return META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND;
30. +  }
31. +}
32. +
33. +PrepareResult prepare_statement(InputBuffer* input_buffer,
34. +                                Statement* statement) {
35. +  if (strncmp(input_buffer->buffer, "insert", 6) == 0) {
36. +    statement->type = STATEMENT_INSERT;
37. +    return PREPARE_SUCCESS;
38. +  }
39. +  if (strcmp(input_buffer->buffer, "select") == 0) {
40. +    statement->type = STATEMENT_SELECT;
41. +    return PREPARE_SUCCESS;
42. +  }
43. +
44. +  return PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT;
45. +}
46. +
47. +void execute_statement(Statement* statement) {
48. +  switch (statement->type) {
49. +    case (STATEMENT_INSERT):
50. +      printf("This is where we would do an insert.\n");
51. +      break;
52. +    case (STATEMENT_SELECT):
53. +      printf("This is where we would do a select.\n");
54. +      break;
55. +  }
56. +}
57. +
58. int main(int argc, char* argv[]) {
59.    InputBuffer* input_buffer = new_input_buffer();
60.    while (true) {
61.      print_prompt();
62.      read_input(input_buffer);
64. -    if (strcmp(input_buffer->buffer, ".exit") == 0) {
65. -      close_input_buffer(input_buffer);
66. -      exit(EXIT_SUCCESS);
67. -    } else {
68. -      printf("Unrecognized command '%s'.\n", input_buffer->buffer);
69. +    if (input_buffer->buffer[0] == '.') {
70. +      switch (do_meta_command(input_buffer)) {
71. +        case (META_COMMAND_SUCCESS):
72. +          continue;
73. +        case (META_COMMAND_UNRECOGNIZED_COMMAND):
74. +          printf("Unrecognized command '%s'\n", input_buffer->buffer);
75. +          continue;
76. +      }
77.      }
78. +
79. +    Statement statement;
80. +    switch (prepare_statement(input_buffer, &statement)) {
81. +      case (PREPARE_SUCCESS):
82. +        break;
83. +      case (PREPARE_UNRECOGNIZED_STATEMENT):
84. +        printf("Unrecognized keyword at start of '%s'.\n",
85. +               input_buffer->buffer);
86. +        continue;
87. +    }
88. +
89. +    execute_statement(&statement);
90. +    printf("Executed.\n");
91.    }
92. }

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