CMU15445-project3-满分收获总结

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排名拉了，没精力优化了

太折磨了太痛苦了，看代码的时间比写代码的时间还多，很多天都处于完全没法动键盘的状态。

感觉这个lab更像一个读代码任务，文档只讲了需要实现的笼统需求，大部分跟下手代码相关的信息全在代码里面，需要从测试文件，Executor的构造函数等地方延申读各种头文件，理解了之后才能拿来使用且完成任务，问题是还不一定能用对。

TASK #0 - BEFOR START

！！！gradescope究极大BUG！！！

上传评分的时候，自己的代码没有任何格式错误，也会在格式检查时失败：

仔细一看会发现不是自己文件的问题，官方给出的解决办法如下：

把最新的 src/include/storage/page/tmp_tuple_page.h 一起打包进提交文件即可

开始之前

value，tuple，table，column，schema

value就是最小单位，值

tuple相当于一行，存多个值

table是一张表，提供了迭代器去访问，迭代器按行（tuple）遍历

column是列的名字（抬头）

schema则存了一串column，表示这张表有哪些列

AbstractExecutor

SQL拆分成一棵执行树之后，其中的节点的功能承担者，也是这次实验主要要完成的部分。

构造执行树时不会构造Executor，而是用后面的AbstractPlanNode来构造树，只有在执行这棵树的时候会初始化对应的Executor来执行。

// 每个执行器需要初始化的东西都不一样，一般是初始化指向表头的迭代器指针，或者自己定义的一些辅助循环的值
// 拿seq_scan来说，就需要在这里将迭代器指针指向表头。
void Init()
    
// 需要做到调用一次next就输出且只输出一组tuple的功能，输出是通过赋值*tuple参数，并return true
// 如果没有能输出的了，return false
void Next(Tuple *tuple, RID *rid)
    
// Schema相当于存储了表的表头名字，OutputSchema用来指出此节点需要输出哪些列（哪些表头需要考虑在内）
virtual const Schema *GetOutputSchema() = 0;

ExecutorContext

（AbstractExecutor构造函数的参数之一）

上下文信息，也就是说这次执行所用到的一些关键信息

// 这个Catalog至关重要，存储了一个数据库的全部表格信息的索引，提供了对表格的操作。
// 只有这个Catalog是我们可能会用到的，比如在seq_scan中需要利用它获取目标表
Catalog *catalog_;

AbstractPlanNode

（AbstractExecutor构造函数参数之二）

用于存储节点有关的信息，AbstractExecutor利用用里面的信息来完成任务。

// Schema是表每列的表头名字，OutputSchema用来指出此节点需要输出哪些列
Schema *OutputSchema()

// 获取孩子节点（我们实现executor的时候用不上，在执行树的时候才用得上）
// 在一些需要从子节点获取tuple的操作用得上，比如 join
AbstractPlanNode *GetChildAt(uint32_t child_idx)
std::vector<AbstractPlanNode *> &GetChildren()

例子：SeqScanPlanNode成员函数，AbstractExecutor可以在这里获取TableOid和Predicate

// 这个在ExecutionEngine里面用于判断当前节点的类型
PlanType GetType()

// Predicate：谓词，返回值全是真值的表达式，AbstractExpression就是一颗表达式树。
AbstractExpression *GetPredicate() 
    
// 结合Catlog可以得到当前Executor需要的表格内容
table_oid_t GetTableOid() 

AbstractExpression

表达式类，一颗表达式树中的节点，比如比较，聚合，或者常量，column元素。其中column表达式也作为了column类的成员之一。

不同的表达式实现的功能差距交大，这个是非常重要的一个类，每一个executor的代码都会用到。

• ComparisonExpression：用于比较，实例化后做为predicate_谓词（下面例子中的predicate就是此类的实例化），或者having（在aggregation中会用到）。

返回的是一个装载Value类中的bool值，需要用value.GetAs()得到这个值，用于判断是否满足比较的条件（比较的细节：比如是>还是<，就不用我们关心了，交给Evaluate函数就行）

 Value value = plan_->GetPredicate()->Evaluate(tuple, schema)

• ColumnValueExpression：列元素的表达值，有一个很大的作用，它的Evaluate函数能返回当前tuple中哪一个value是对应这个column的。

 Value value = column.GetExpr()->Evaluate(tuple, schema);

// 或者判断当前join是左连接还是右链接，并根据传入的左右俩tuple返回连接对应的值
 Value value = plan_->OutputSchema()->GetColumn(i).GetExpr()->EvaluateJoin(
     &left_tuple_, 
     plan_->GetLeftPlan()->OutputSchema(), 
     &right_tuple_,
     plan_->GetRightPlan()->OutputSchema());

• ConstantValueExpression：常数表达式，返回值永远是一个常数，没用过。

• AggregateValueExpression：在AggregateExecutor中用到，作用和ColumnValueExpression类似，用于找出属于当前column的这个值。（AggregateExecutor的测试函数在传入outputschme的时候，用于构造的colum不是ColumnValueExpression而是AggregateValueExpression，就是为了处理不同类型的输入参数。所以才能有以下的用法）说实话有点不太符合逻辑，而且不看测试文件根本不知道有这一用法。

 Value value = column.GetExpr()->EvaluateAggregate(temp.Key().group_bys_, temp.Val().aggregates_);

Value

（最小数据单位）

Index

索引保存的是(Tuple_key, RID)对，其中Tuple_key是根据传入的Tuple生成的。

也就是说索引是按照表中的每一行对应生成的。

在会对table造成修改的executor中会用到，通过提供的函数在修改table’的时候顺便把对应的indx修改。

数据存储三剑客

tuple

相当于表里面的一行，存储了一行value。长度由shema决定，每个column可以在tuple中对应一个value

// 就是将数据二进制化或者反过来，用于存储
void SerializeTo(char *storage) const;
void DeserializeFrom(const char *storage);

// return RID of current tuple
inline RID GetRid()

// 返回数据指针
inline char *GetData()

// 返回tuple的长度（bits）
inline uint32_t GetLength()

// 返回指定colum_idx位置的值
Value GetValue(const Schema *schema, uint32_t column_idx)

// 其他
Tuple KeyFromTuple(const Schema &schema, const Schema &key_schema, const std::vector<uint32_t> &key_attrs);
inline bool IsNull(const Schema *schema, uint32_t column_idx) 
inline bool IsAllocated() { return allocated_; }
std::string ToString(const Schema *schema) const;

TableHeap

相当于一张表本身（represents a physical table on disk，just a doubly-linked list of pages.）

bool InsertTuple(const Tuple &tuple, RID *rid, Transaction *txn);

// MarkDelete标记需要删除的项，调用ApplyDelete删除
bool MarkDelete(const RID &rid, Transaction *txn);
void ApplyDelete(const RID &rid, Transaction *txn);

bool UpdateTuple(const Tuple &tuple, const RID &rid, Transaction *txn);

void RollbackDelete(const RID &rid, Transaction *txn);

// 获取Tuple
bool GetTuple(const RID &rid, Tuple *tuple, Transaction *txn);

//可以用迭代器访问Table
TableIterator Begin(Transaction *txn);
TableIterator End();

TableIterator

TableHeap的迭代器（指针），指向的是其中的Tuple，即可以当作Tuple指针来用。

数据表信息三剑客

Catalog

存储了一个数据库的全部表格信息的索引，提供了对表格的操作。

// TableInfo装载某个table的相关信息，包括schema，name，table指针，oid
TableInfo *GetTable(table_oid_t table_oid)

// IndexInfo 同理
IndexInfo *GetIndex(table_oid_t table_oid) 
    
IndexInfo *CreateIndex(...)
    
IndexInfo *GetIndex(index_oid_t index_oid)

std::vector<IndexInfo *> GetTableIndexes(const std::string &table_name)
   

• TableInfo：装载某个table的相关信息

Schema schema_;

std::unique_ptr<TableHeap> table_;

const table_oid_t oid_;

const std::string name_;

• IndexInfo：类上

Schema key_schema_;

std::string name_;

std::unique_ptr<Index> index_;

index_oid_t index_oid_;

std::string table_name_;

const size_t key_size_;

schema

模式。每列都有一个表头（名字），shema就是一组表头的集合，拿来指明这张表有哪些列或者某个executer需要处理哪些列。

const Column &GetColumn(const uint32_t col_idx)

uint32_t GetColIdx(const std::string &col_name)

const std::vector<uint32_t> &GetUnlinedColumns()

uint32_t GetColumnCount()

uint32_t GetUnlinedColumnCount()
    
// 返回单个tuple的长度（不是schema的长度哦）
inline uint32_t GetLength()

// 返回是否内联(这里内联啥意思没懂，看代码反而是再判断是不是varchar)
inline bool IsInlined() const { return tuple_is_inlined_; }

column

相当于一列的名字（表头），也能调用其expression完成对应的操作（前面在AbstractExpression中有说）

std::string GetName()

TASK #1 - EXECUTORS

SEQUENTIAL SCAN

CPP问题

遍历表时，其中的每一个tuple都要经过plan_->GetPredicate()->Evaluate()判断是否满足条件。

但是我拿到的tuple其实是TableHeap的迭代器，看作是一个指向tuple的指针。

Value Evaluate(const Tuple *tuple, const Schema *schema)

根据Evaluate的参数，直接传入temp不行，因为temp不等同于tuple指针，只是重载了->运算符。需要如下方式传入。

Value Evaluate(const Tuple *tuple, const Schema *schema)
plan_->GetPredicate()->Evaluate(&(*temp), &table_info_->schema_)

如果temp是普通的指针，那么&(*temp) 其实是等价于 temp。而temp作为迭代器肯定重载了*运算符，的是Tuple本身，相当于指针使用*解码。看TableIterator声明，确实是。

const Tuple &operator*();

关于匹配列

测试案例有一项是SchemaChangeSequentialScan，也就是说改变了OutSchema中column的名字。

也就是说名字不是判断column的唯一标识。

这里就要用到AbstructExpression中提到的ColumnValueExpression使用方法：可以从原始tuple中筛选出OutputSchema中需要的value。

for (const auto &column : plan_->OutputSchema()->GetColumns()) {
	values.push_back(column.GetExpr()->Evaluate(&(*temp), &table_info_->schema_));
}

INSERT

根据我现在的理解，插入tuple更新索引时，只需要调用exec_ctx->GetIndex()->index_->InsertEntry()就行。

索引保存的是(Tuple_key, RID)对，其中Tuple_key是根据传入的Tuple生成的。

注意：InsertEntry()第一个参数是Tuple类型的，但是如果直接传入Tuple，过不了测试，需要先转换成key值再传入（我寻思KeyFromTuple这种函数就不能直接封装到InsertEntry里面么， 用的时候传入原始Tuple不就行了，还得手动转化一下）

for (auto info : index_infos_) {
    const auto index_key = tuple->KeyFromTuple(table_info_->schema_, info->key_schema_, info->index_->GetKeyAttrs());
    info->index_->InsertEntry(index_key, *rid, exec_ctx_->GetTransaction());
}

UPDATE

类似INSERT

DELETE

类似INSERT

NESTED LOOP JOIN

原理

就是将两个孩子节点传回来的tuples两两经过谓词判断（就是判断指定columns位置的value是不是相等），将配对的tuple根据outputSchema组合成输出tuple。

所以刚好通过内外两层循环就可遍历。

吐槽

在SequentialPlan中的predicate获取函数名是GetPredicate()

在NestedLoopJoinPlan中的predicate获取函数名又改成了Predicate()…

疑问：左右child_executor是不是谁当outer_table都可以？

都可以，因为EvaluateJoin()只分左右不分内外，反正都是两两匹配，内外循环都一样。

如何将内外俩tuple合并成输出tuple

for (uint32_t i = 0; i < plan_->OutputSchema()->GetColumnCount(); i++) {
    values.emplace_back(plan_->OutputSchema()->GetColumn(i).GetExpr()->EvaluateJoin( 		  &left_tuple_,
	  plan_->GetLeftPlan()->OutputSchema(),
	  &right_tuple_,
	  plan_->GetRightPlan()->OutputSchema()));
}

HASH JOIN

原理

其实就是简化版的 NESTED LOOP JOIN

思路是将其中一个表的所有tuple装入一个hash table（不用自己写，可以直接套用std::unorderd_map）

而有可能同一个key对应了多个tuple，所以map应该这样构造：

std::unordered_map<JoinKey, std::vector<Tuple>> left_table_map_;

对于每一个right tuple，判断其是否在map中有key值相同的项，如果有，还要考虑这一项是否有多个tuple。

（unorderd_map对于自己的类，需要封装==和hash，代码参考了这位大哥，这部分代码放在hash_join_executor.h就行）

namespace bustub {
struct JoinKey {
  Value value;
  bool operator==(const JoinKey &other) const { return value.CompareEquals(other.value) == CmpBool::CmpTrue; }
};
}  // namespace bustub

namespace std {
template <>
struct hash<bustub::JoinKey> {
  std::size_t operator()(const bustub::JoinKey &agg_key) const {
    size_t curr_hash = 0;
    if (!agg_key.value.IsNull()) {
      curr_hash = bustub::HashUtil::CombineHashes(curr_hash, bustub::HashUtil::HashValue(&agg_key.value));
    }
    return curr_hash;
  }
};
}  // namespace std

关于谓词

我一开始还在寻思，HashJoinPlan没有predicate，怎么来判断两个tuple是否能匹配？

转念一想，hash不就是只能拿来判断元素相等的情况么，HashJoin相当于默认谓词是：两tuple对应位置的value值相等。而利用hash表就是为了减小搜索的复杂度。

所以其实NESTED LOOP JOIN的谓词应该默认的是"=="

AGGREGATION

疑问

看AggregationPlan的构造函数，group_bys，aggregates，agg_types 都是允许多个存在。我sql语法很差，一开始没怎么理解到为啥允许多个。

其实对于aggregates和agg_types，他俩个数是对应的，多个对对应了多个输出列，比如一列是max，一列是min，outputschema跟其有关系。

对于group_bys，每个group_by对应了一个列，只有一个group_by代表归一化一列中value相等的tuple，而多个group_by代表必须要多个列的value同时相等才能groupby。（这也不需要自己实现，多个groupby的情况已经在key的==操作符重构中解决了）

不要忘了考虑having这个条件

当谓词来用就行了

Value value = has_having_ ? 
    plan_->GetHaving()->EvaluateAggregate(temp.Key().group_bys_, temp.Val().aggregates_)
    : Value(TypeId::BOOLEAN, static_cast<int8_t>(true));
// has_having是用来排除没有传入having参数的情况
// has_having_ = plan_->GetHaving() != nullptr;

LIMIT

这个简单的好笑了

void LimitExecutor::Init() {
  child_executor_->Init();
  count_ = 0;
}

bool LimitExecutor::Next(Tuple *tuple, RID *rid) {
  return count_++ < plan_->GetLimit() && child_executor_->Next(tuple, rid);
}

DISTINCT

直接照搬AGGREGATION的hash表实现，改个名字就行。

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好累好累好累