一起做个简单的数据库（六）：The Cursor Abstraction

本系列文章一共13篇，本文为第6篇，请关注公众号，后续文章会陆续发布。

系列文章列表：

1. 《手把手教你从零开始实现一个数据库系统》

2. 《世上最简单的SQL编译器和虚拟机》

3. 《一个在内存中仅能做追加操作的单表数据库》

4. 《第一次测试 （含bug处理）》

5. 《持久化存储》

相较上篇，本片篇幅较短。我们将进行部分重构，以使B-Tree更加容易实施。

我们将添加一个Cursor对象，该对象代表表中的位置。你可能要对游标执行的操作：

• 在表头创建cursor

• 在表末尾创建cursor

• 访问cursor指向的行

• 将cursor移到下一行

我们将要实现这些功能，之后，我们还希望能实现：

• 删除cursor指向的行

• 修改cursor指向的行

• 通过ID搜索表，并生成指向该ID所在行的cursor

话不多说，下面是Cursor类型：

+typedef struct {
+  Table* table;
+  uint32_t row_num;
+  bool end_of_table;  // Indicates a position one past the last element
+} Cursor;

在已知数据结构的表中，只需要行号就可以定位在表中的位置。

Cursor也具有相同的功能（所以我的cursor只是用做参数）。

最后，设定一个名为endoftable的布尔值。这样一来，我们可以表示表格末尾之后的位置（这是我们可能要插入行的位置）。

tablestart()和tableend()创建新的cursor：

+Cursor* table_start(Table* table) {
+  Cursor* cursor = malloc(sizeof(Cursor));
+  cursor->table = table;
+  cursor->row_num = 0;
+  cursor->end_of_table = (table->num_rows == 0);
+
+  return cursor;
+}
+
+Cursor* table_end(Table* table) {
+  Cursor* cursor = malloc(sizeof(Cursor));
+  cursor->table = table;
+  cursor->row_num = table->num_rows;
+  cursor->end_of_table = true;
+
+  return cursor;
+}

我们的rowslot()函数将变为cursorvalue()，该函数将返回一个指向游标描述的位置的指针：

-void* row_slot(Table* table, uint32_t row_num) {
+void* cursor_value(Cursor* cursor) {
+  uint32_t row_num = cursor->row_num;
   uint32_t page_num = row_num / ROWS_PER_PAGE;
-  void* page = get_page(table->pager, page_num);
+  void* page = get_page(cursor->table->pager, page_num);
   uint32_t row_offset = row_num % ROWS_PER_PAGE;
   uint32_t byte_offset = row_offset * ROW_SIZE;
   return page + byte_offset;
 }

在当前表结构中移动游标就像增加行号一样简单。这在B树中会比较复杂。

+void cursor_advance(Cursor* cursor) {
+  cursor->row_num += 1;
+  if (cursor->row_num >= cursor->table->num_rows) {
+    cursor->end_of_table = true;
+  }
+}

最后，我们可以更改“虚拟机”的方法以使用cursor abstraction。当插入行，我们就在表格末尾创建一个cursor，写入该游标的位置，然后关闭该cursor。

Row* row_to_insert = &(statement->row_to_insert);
+  Cursor* cursor = table_end(table);
-  serialize_row(row_to_insert, row_slot(table, table->num_rows));
+  serialize_row(row_to_insert, cursor_value(cursor));
   table->num_rows += 1;
+  free(cursor);
+
   return EXECUTE_SUCCESS;
 }

当选中表中所有行时，我们在表头打开一个cursor，当cursor移动到下一行时，打印当前行。重复这个动作直到cursor到达表末尾。

ExecuteResult execute_select(Statement* statement, Table* table) {
+  Cursor* cursor = table_start(table);
+
   Row row;
-  for (uint32_t i = 0; i < table->num_rows; i++) {
-    deserialize_row(row_slot(table, i), &row);
+  while (!(cursor->end_of_table)) {
+    deserialize_row(cursor_value(cursor), &row);
     print_row(&row);
+    cursor_advance(cursor);
   }
+
+  free(cursor);
+
   return EXECUTE_SUCCESS;
 }

好吧，就是这样！就像之前说的，这是一个部分重构，它为我们将表数据结构重写为B-Tree时提供帮助。executeselect()和executeinsert()可以完全通过游标与表进行交互，而无需考虑如何存储表。

本篇代码如下：

@@ -78,6 +78,13 @@ struct {
 } Table;
+typedef struct {
+  Table* table;
+  uint32_t row_num;
+  bool end_of_table; // Indicates a position one past the last element
+} Cursor;
+
 void print_row(Row* row) {
     printf("(%d, %s, %s)\n", row->id, row->username, row->email);
 }
@@ -126,12 +133,38 @@ void* get_page(Pager* pager, uint32_t page_num) {
     return pager->pages[page_num];
 }
-void* row_slot(Table* table, uint32_t row_num) {
-  uint32_t page_num = row_num / ROWS_PER_PAGE;
-  void *page = get_page(table->pager, page_num);
-  uint32_t row_offset = row_num % ROWS_PER_PAGE;
-  uint32_t byte_offset = row_offset * ROW_SIZE;
-  return page + byte_offset;
+Cursor* table_start(Table* table) {
+  Cursor* cursor = malloc(sizeof(Cursor));
+  cursor->table = table;
+  cursor->row_num = 0;
+  cursor->end_of_table = (table->num_rows == 0);
+
+  return cursor;
+}
+
+Cursor* table_end(Table* table) {
+  Cursor* cursor = malloc(sizeof(Cursor));
+  cursor->table = table;
+  cursor->row_num = table->num_rows;
+  cursor->end_of_table = true;
+
+  return cursor;
+}
+
+void* cursor_value(Cursor* cursor) {
+  uint32_t row_num = cursor->row_num;
+  uint32_t page_num = row_num / ROWS_PER_PAGE;
+  void *page = get_page(cursor->table->pager, page_num);
+  uint32_t row_offset = row_num % ROWS_PER_PAGE;
+  uint32_t byte_offset = row_offset * ROW_SIZE;
+  return page + byte_offset;
+}
+
+void cursor_advance(Cursor* cursor) {
+  cursor->row_num += 1;
+  if (cursor->row_num >= cursor->table->num_rows) {
+    cursor->end_of_table = true;
+  }
 }
 Pager* pager_open(const char* filename) {
@@ -327,19 +360,28 @@ ExecuteResult execute_insert(Statement* statement, Table* table) {
     }
   Row* row_to_insert = &(statement->row_to_insert);
+  Cursor* cursor = table_end(table);
-  serialize_row(row_to_insert, row_slot(table, table->num_rows));
+  serialize_row(row_to_insert, cursor_value(cursor));
   table->num_rows += 1;
+  free(cursor);
+
   return EXECUTE_SUCCESS;
 }
 ExecuteResult execute_select(Statement* statement, Table* table) {
+  Cursor* cursor = table_start(table);
+
   Row row;
-  for (uint32_t i = 0; i < table->num_rows; i++) {
-     deserialize_row(row_slot(table, i), &row);
+  while (!(cursor->end_of_table)) {
+     deserialize_row(cursor_value(cursor), &row);
      print_row(&row);
+     cursor_advance(cursor);
   }
+
+  free(cursor);
+
   return EXECUTE_SUCCESS;
 }

原文链接：https://cstack.github.io/db_tutorial/parts/part6.html

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