SQLite源码分析4 bytecode引擎¶
介绍¶
https://sqlite.org/opcode.html
每条sql语句都会转换成一个虚拟机可执行的“程序”，包含一系列opcode，可以看作一门内部语言。 历史原因，bytecode引擎也会被称为Virtual DataBase Engine，即vdbe。 虚拟机、bytecode引擎、vdbe都是指一个东西。 相关代码都在带vdbe字样名字的文件。
指令格式¶
bytecode程序包含一条或多条指令。一个指令包含一个opcode和5个操作符P1 P2 P3 P4 P5。 P1 P2 P3是32位有符号整数，一般指寄存器。 对于操作btree的cursor来说，P1是cursor号。 对于jump指令，P2是跳转目标。 P4可能是32位有符号整数、64位有符号整数、64位浮点数、字符串、Blob、字符串比较函数指针、sql函数指针或其他值。 P5是16位无符号整数，用来存一些标志位。可能对opcode有一些影响。 有的opcode用五个参数，有的用一两个、有的一个都不用。
opcode分为几类
算数和逻辑 比如加减乘除位运算
数据移动
控制流 比如goto、gosub、return等
B树相关 比如创建、销毁、清空、打开关闭B树等。
其他
观察opcode¶
每条sql语句都会转换成一个虚拟机可执行的“小程序”。 在sqlite命令行里可以在sql语句前加explain来观察这条语句转换后的代码。
例如
sqlite> EXPLAIN select * from tbl1 where two < 15;
addr opcode p1 p2 p3 p4 p5 comment
---- ------------- ---- ---- ---- ------------- -- -------------
0 Init 0 10 0 00 Start at 10
1 OpenRead 0 2 0 2 00 root=2 iDb=0; tbl1
2 Rewind 0 9 0 00
3 Column 0 1 1 00 r[1]=tbl1.two
4 Ge 2 8 1 (BINARY) 54 if r[1]>=r[2] goto 8
5 Column 0 0 3 00 r[3]=tbl1.one
6 Column 0 1 4 00 r[4]=tbl1.two
7 ResultRow 3 2 0 00 output=r[3..4]
8 Next 0 3 0 01
9 Halt 0 0 0 00
10 Transaction 0 0 1 0 01 usesStmtJournal=0
11 Integer 15 2 0 00 r[2]=15
12 Goto 0 1 0 00
每个opcode都会有一个数值，代码里对应的是OP_OpenRead、OP_Rewind这些名字。 但是找不到定义，因为定义是编译时生成的(见tool/mkopcodeh.tcl)。 这个脚本遍历整个vdbe.c，把opcode一个个抠出来做成了宏定义。 对于有些找不到的定义，可以在整合的源代码里找(https://sqlite.org/download.html的amalgamation版本)。 所有代码整合成了几个文件，所有定义都能找到。
按定义过一遍例子的opcode。¶
正常是顺序执行，除非碰到跳转命令。
Init是第一个命令，会跳转到P2=10，也就是Transaction。
Transaction的P1是数据库编号，0号是主数据库文件，1用于临时表。
往下执行Integer。把P1的15写到索引为P2的寄存器，即r[2]=15。
Goto跳转的P2的值，即指令1的OpenRead。
OpenRead。打开一个只读的cursor，root为P2的2。 P3为数据库文件，这里是0主文件。
Rewind。下一个对于数据库P1的Column命令将会作用在数据库或索引的第一条数据。 如果数据库或索引是空的，跳转到P2即Halt。
Column。取出cursor P1指向的数据的第P2列。 把这个数据存在P3寄存器即r[1]里。
Ge。如果P3寄存器的值>=P1寄存器的值，跳转到P2。后面的注释很清楚。 比如如果当前cursor取的值是20，那么20>15跳转到Next。
Next。cursor P1前进一格，即读表里的下一个数据。如果没数据了，往下执行(Halt)，否则跳转到P2。
假设还有数据，又跳转到Column，这时读出10。
10<15不满足Ge，往下走。
读出第0列存到r[3]。
读出第1列存到r[4]。
因为表定义一共就两列，所以读出两列的值。
ResultRow。当前，从P1寄存器开始的P2个寄存器存了一条结果数据。可以把他们拿出来存好。
继续走Next查看下一条数据，直到cursor没有数据。
Halt。立即退出。关闭所有cursor等。
这样看来parser实际是把sql转成了用opcode编写的伪代码。