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后端開發(fā)

C++

用 D 構(gòu)建 PostgreSQL 庫

Patricia Arquette

Oct 24, 2024 am 06:16 AM

Building a PostgreSQL Library in D

我總是對新的編程語言及其框架感到好奇。一直以來，我的經(jīng)驗(yàn)和好奇心都只集中在前端開發(fā)上（不過我也做過一些后端開發(fā)？）。我挑戰(zhàn)自己以擴(kuò)展我的技能，并找到了 D 編程語言。 D簡單來說就是C和CPP的高級版本。

D是什么？該網(wǎng)站稱“**D?是一種通用編程語言，具有靜態(tài)類型、系統(tǒng)級訪問和類似 C 的語法。使用D 編程語言，快速寫入、快速讀取和快速運(yùn)行。”

我使用 PostgreSQL 作為我作品的數(shù)據(jù)庫，這也是我為這個(gè)庫選擇它的原因。 PostgreSQL 是公司現(xiàn)在使用的主要開源 SQL 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之一，其功能正在不斷擴(kuò)展。

為什么要構(gòu)建自定義 ORM 庫？

在搞D語言的時(shí)候找不到一個(gè)能滿足我需求的包，要么是停止維護(hù)了，要么是可以直接查詢。我有 JavaScript 背景，使用 Sequalize ORM。這讓我想到了一個(gè)主意，D 中類似的怎么樣。

所以，我做了一些研究，發(fā)現(xiàn) Postgres 為 C 提供了庫。然后我想，如何在 D 中使用 C 綁定并使用它來開發(fā) ORM。我從 https://github.com/adamdruppe/arsd/blob/master/postgres.d 找到了用于將 C 庫綁定到 D 的源代碼。

入門

要求：

您的系統(tǒng)中必須安裝 PostgreSQL。 ( 我為 PostgreSQL 16 開發(fā))
IDE（Zed/ VSCode/Vim）
DMD - d 語言編譯器

要?jiǎng)?chuàng)建新項(xiàng)目，請?jiān)诮K端中使用以下命令：

打開終端或命令提示符。
導(dǎo)航到您要?jiǎng)?chuàng)建項(xiàng)目的目錄。
運(yùn)行命令：

dub init <project_name>

此命令將創(chuàng)建一個(gè)具有指定名稱的新項(xiàng)目目錄，并設(shè)置 D 項(xiàng)目的基本結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)將提示您輸入以下信息：
- 格式 - .sdl 或 .json（我選擇了 json ）
- 項(xiàng)目描述（可選）
- 作者姓名
- 許可證（例如 MIT、BSD 等）
- 版權(quán)字符串
- 添加依賴項(xiàng)（可選）
提供信息后，dub 將以您的項(xiàng)目名稱創(chuàng)建一個(gè)新目錄并生成以下文件：
- dub.json：項(xiàng)目的配置文件
- source/app.d：主要源文件
- .gitignore：Git 忽略文件
導(dǎo)航到新項(xiàng)目目錄：cd ;
您現(xiàn)在可以開始開發(fā)您的 D 項(xiàng)目了！

完成這些步驟后，您將建立一個(gè)基本的 D 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)備好進(jìn)行開發(fā)。

在 Windows 中，需要將以下部分添加到 dub.json。

dub init <project_name>

或

我的方法是將所有必需的 DLL 文件復(fù)制到 lib（手動(dòng)創(chuàng)建）文件夾，然后添加以下代碼：

"libs": [ "pq" ],
    "lflags-windows-x86_64": [ "-LIBPATH:C:/Program Files/PostgreSQL/16/lib/" ],
    "copyFiles-windows-x86_64": [
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/lib/libpq.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libintl-9.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libssl-3-x64.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libcrypto-3-x64.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libwinpthread-1.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libiconv-2.dll"
    ],

在 Linux 或 macOS 中，您需要確保 PostgreSQL 開發(fā)庫已安裝并正確鏈接。通常，您可以通過系統(tǒng)的包管理器安裝適當(dāng)?shù)陌鼇硗瓿纱瞬僮鳌＠?，在基?Ubuntu 或 Debian 的系統(tǒng)上，您可以使用：

"copyFiles-windows": [
        "libs/*.dll"
    ],
    "lflags-windows": [
        "/LIBPATH:$PACKAGE_DIR/libs"
    ],
    "libs": [
        "pq"
    ]

安裝并正確鏈接必要的庫后，您可以繼續(xù)設(shè)置 D 項(xiàng)目以使用 PostgreSQL。

實(shí)現(xiàn) C 綁定：

這是 D 的 C 綁定。

sudo apt-get install libpq-dev

現(xiàn)在我們可以在D中輕松使用這些函數(shù)了。
這是一些基本異常處理的代碼：

module postgres.implementation.implementationc;

extern (C)
{
    struct PGconn
    {
    }

    struct PGresult
    {
    }

    void PQfinish(PGconn*);

    PGconn* PQconnectdb(const char*);

    int PQstatus(PGconn*); // FIXME check return value

    const(char*) PQerrorMessage(PGconn*);

    char* PQresultVerboseErrorMessage(const PGresult* res,
        PGVerbosity verbosity,
        PGContextVisibility show_context);
    PGresult* PQexec(PGconn*, const char*);
    void PQclear(PGresult*);

    PGresult* PQprepare(PGconn*, const char* stmtName, const char* query,
        ulong nParams, const void* paramTypes);

    PGresult* PQexecPrepared(PGconn*, const char* stmtName,
        int nParams, const char** paramValues,
        const int* paramLengths, const int* paramFormats, int resultFormat);

    int PQresultStatus(PGresult*); // FIXME check return value

    int PQnfields(PGresult*); // number of fields in a result
    const(char*) PQfname(PGresult*, int); // name of field

    int PQntuples(PGresult*); // number of rows in result
    const(char*) PQgetvalue(PGresult*, int row, int column);

    size_t PQescapeString(char* to, const char* from, size_t length);

    enum int CONNECTION_OK = 0;
    enum int PGRES_COMMAND_OK = 1;
    enum int PGRES_TUPLES_OK = 2;
    enum int PGRES_FATAL_ERROR = 7;
    enum PGContextVisibility
    {
        PQSHOW_CONTEXT_NEVER,
        PQSHOW_CONTEXT_ERRORS,
        PQSHOW_CONTEXT_ALWAYS
    }

    enum PGVerbosity
    {
        PQERRORS_TERSE,
        PQERRORS_DEFAULT,
        PQERRORS_VERBOSE,
        PQERRORS_SQLSTATE
    }

    int PQgetlength(const PGresult* res,
        int row_number,
        int column_number);
    int PQgetisnull(const PGresult* res,
        int row_number,
        int column_number);

    int PQfformat(const PGresult* res, int column_number);

    alias Oid = int;
    enum BYTEAOID = 17;
    Oid PQftype(const PGresult* res, int column_number);

    char* PQescapeByteaConn(PGconn* conn,
        const ubyte* from,
        size_t from_length,
        size_t* to_length);
    char* PQunescapeBytea(const char* from, size_t* to_length);
    void PQfreemem(void* ptr);

    char* PQcmdTuples(PGresult* res);

}

PGSqlException： 繼承自標(biāo)準(zhǔn) D Exception 類的自定義異常類。它旨在處理 PostgreSQL 特定的錯(cuò)誤。
字段：
- code：存儲(chǔ)錯(cuò)誤代碼
- sqlState：存儲(chǔ) SQL 狀態(tài)
- message：存儲(chǔ)錯(cuò)誤消息
構(gòu)造函數(shù)： 采用 PGconn* （PostgreSQL 連接）和可選的 PGresult* （查詢結(jié)果）。 PQresultVerboseErrorMessage 和 PQerrorMessage 用于提取詳細(xì)的錯(cuò)誤信息。
DuplicateKeyException： 一個(gè)用于處理重復(fù)鍵錯(cuò)誤的簡單異常類。它只接受一個(gè)消息參數(shù)并將其傳遞給 Exception 基類。

當(dāng)我從事這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，我將添加更多例外和其他情況

現(xiàn)在創(chuàng)建一個(gè)implementation/core/core.d 文件用于編寫連接代碼。

module postgres.implementation.exception;

public:
import std.conv;

private import postgres.implementation.implementationc;

class PGSqlException : Exception
{
    string code;
    string sqlState;
    string message;
    this(PGconn* conn, PGresult* res = null)
    {
        if (res != null)
        {
            char* c = PQresultVerboseErrorMessage(res, PGVerbosity.PQERRORS_VERBOSE, PGContextVisibility
                    .PQSHOW_CONTEXT_ALWAYS);
            char* s = PQresultVerboseErrorMessage(res, PGVerbosity.PQERRORS_SQLSTATE, PGContextVisibility
                    .PQSHOW_CONTEXT_ALWAYS);
           string ss = to!string(c);
           import std.string:split;
           this.code = to!string(ss.split(':')[1]);

            this.sqlState = to!string(s);
        }
        const char* m = PQerrorMessage(conn);

        this.message = to!string(m);
        super(this.message);
    }
}

class DuplicateKeyException : Exception
{
    this(string message)
    {
        super(message);
    }
}

上述代碼要點(diǎn)：

Postgres 類： 表示 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫連接。
- 管理連接創(chuàng)建、查詢和準(zhǔn)備語句執(zhí)行。
- 使用之前定義的 C 綁定與 PostgreSQL 庫交互。
QueryResult 類： 封裝數(shù)據(jù)庫查詢的結(jié)果。
- 以結(jié)構(gòu)化格式存儲(chǔ)查詢結(jié)果。
- 處理 PostgreSQL 返回的不同數(shù)據(jù)類型和格式。
錯(cuò)誤處理： 實(shí)現(xiàn) PostgreSQL 錯(cuò)誤的自定義異常處理。
連接管理：包括連接丟失時(shí)的自動(dòng)重新連接嘗試。
準(zhǔn)備好的語句：支持執(zhí)行帶有參數(shù)綁定的準(zhǔn)備好的SQL語句。
內(nèi)存管理：使用析構(gòu)函數(shù)（~this()）正確釋放資源。
UTF-8 支持： 默認(rèn)將連接編碼設(shè)置為 UTF-8。

此實(shí)現(xiàn)為 D 應(yīng)用程序提供了與 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫交互的高級接口，抽象了 C API 的許多低級細(xì)節(jié)。

現(xiàn)在您可能會(huì)收到 IDE 警告/錯(cuò)誤“未找到連接模塊”

讓我們創(chuàng)建連接模塊：

創(chuàng)建 _internal/connection.d 文件添加以下代碼：

dub init <project_name>

為 SQL 添加常量和其他選項(xiàng)：

_internal/consts.d

"libs": [ "pq" ],
    "lflags-windows-x86_64": [ "-LIBPATH:C:/Program Files/PostgreSQL/16/lib/" ],
    "copyFiles-windows-x86_64": [
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/lib/libpq.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libintl-9.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libssl-3-x64.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libcrypto-3-x64.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libwinpthread-1.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libiconv-2.dll"
    ],

創(chuàng)建模型模板

D 支持模板元編程，該功能允許您編寫高度通用的代碼。這意味著 D 的模板與 C 中的相似，但更強(qiáng)大、更靈活。
D 中模板的 ABC | D 博客

D 模板的主要特點(diǎn)：

編譯時(shí)類型檢查：模板在編譯時(shí)進(jìn)行檢查，確保類型安全。
代碼生成：您可以使用模板為不同類型或值生成專門的代碼。
可變參數(shù)模板： D 支持可以采用任意數(shù)量參數(shù)的模板，包括類型和值。
靜態(tài) if 和 mixin： 這些允許您在編譯期間根據(jù)條件生成和操作代碼，甚至注入基于字符串的代碼（使用 mixin）。

現(xiàn)在讓我們創(chuàng)建一個(gè)模板類。

模型.d

現(xiàn)在使用 https://github.com/rodevasia/sequelized/blob/main/source/postgres/model.d 中的代碼粘貼到您的文件

讓我們檢查一下所提供的 GitHub 鏈接中的代碼：

"copyFiles-windows": [
        "libs/*.dll"
    ],
    "lflags-windows": [
        "/LIBPATH:$PACKAGE_DIR/libs"
    ],
    "libs": [
        "pq"
    ]

此代碼在 D 中定義了一個(gè)模板類 Model。以下是其關(guān)鍵組件的細(xì)分：

模塊聲明：代碼是postgres.model模塊的一部分。
導(dǎo)入：導(dǎo)入各種標(biāo)準(zhǔn) D 庫和自定義模塊以在類中使用。
模板類： Model 類被定義為帶有類型參數(shù) T 的模板。這允許該類使用不同的類型。
類方法： 該類包含幾個(gè)用于數(shù)據(jù)庫操作的方法，例如 save()、update()、delete() 和 find()。
編譯時(shí)反射：代碼使用 D 的編譯時(shí)功能來檢查 T 類型的字段并生成適當(dāng)?shù)?SQL 查詢。
SQL 查詢生成： getInsertQuery() 和 getUpdateQuery() 等方法根據(jù)類型 T 的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建 SQL 查詢。
數(shù)據(jù)庫交互： 該類使用 Connection 對象與 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫交互。

我們編寫了所有工作代碼。讓我們把它變成一個(gè)圖書館。將其添加到您的 dub.json

dub init <project_name>

使用圖書館：

讓我們創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目：

"libs": [ "pq" ],
    "lflags-windows-x86_64": [ "-LIBPATH:C:/Program Files/PostgreSQL/16/lib/" ],
    "copyFiles-windows-x86_64": [
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/lib/libpq.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libintl-9.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libssl-3-x64.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libcrypto-3-x64.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libwinpthread-1.dll",
        "C:/Program Files/PostgreSQL/16/bin/libiconv-2.dll"
    ],

將庫添加為 dub.json 中的依賴項(xiàng)

"copyFiles-windows": [
        "libs/*.dll"
    ],
    "lflags-windows": [
        "/LIBPATH:$PACKAGE_DIR/libs"
    ],
    "libs": [
        "pq"
    ]

app.d