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GKD-BASE PL／SQL引擎實現關鍵技術研究
摘要：在數據庫管理系統GKD-BASE上設計并實現了兼容Oracle PL／SQL V2．3語言規范的PL／SQL引擎，擴展了GKD-BASE過程處理功能。GKD-BASE數據庫是一個具有自主知識產權的數據庫管理系統，具有兼容SQL89標準的SQL引擎，能夠為用戶提供一個統一、有效的數據庫訪問接口，實現對數據庫的各種操作。但是SQL語言缺乏對算法的描述能力，難以勝任復雜的程序設計。為了融合SQL語言強大的集合數據處理能力和第三代語言(3GL)靈活的過程處理能力，主流數據庫管理系統產品都已提供了對過程式SQL語言的支持，如Oracle的PL／SQL［1］。為了使GKD-BASE適應發展現狀，滿足管理人員和開發人員的需求，急需開發GKD-BASE自身的PL／SQL引擎。
本文在數據庫管理系統GKD-BASE上設計并實現了兼容Oracle PL／SQL V2．3語言規范的PL／SOL引擎，擴展了GKD-BASE過程處理功能。
1 GKD-BASE PL／SQL引擎的體系結構
GKD-BASE PL／SQL引擎的基本功能是將用戶用PL／SQL語言編寫的程序通過詞法分析程序、語法分析程序進行解析，生成中間代碼并解釋執行。如果在分析階段或解釋執行階段發現錯誤，則向用戶報告錯誤號及相應的錯誤信息，以便用戶排錯［2］。根據PL／SQL語言兼有過程式語句和SQL語句的特點，采取分治策略，把過程語句和SQL語句分開處理。PL／SQL引擎在對PL／SQL源程序編譯執行時，首先進行預處理，把SQL語句和過程語句分開；然后對SQL語句和過程語句分別解析，生成語法樹；最后通過執行模塊對中間代碼進行解釋執行。
圖1
GKD-BASE PL／SQL引擎對源程序編譯生成中間代碼，不能直接在目標機器上執行，需要一個解釋中間代碼的環境，以提供對PL／SQL語言中的數據類型的支持，保證PL／SQL正確執行。因此GKD-BASE PL／SQL引擎可分為編譯器和解釋器兩部分，如圖1。編譯器接收到PL／SQL語句塊后進行預處理，將句子分為SQL語句和過程語句。對于SQL語句，編譯器建立SQL語句節點，進行相應的變量綁定和語法檢查；檢查無誤后產生中間代碼。對于過程語句，編譯器對語句成分進行語法分析并建立相應的符號表，也生成中間代碼。因此，可以把編譯器劃分為SQL語言解析、過程語言解析、符號表生成與管理、中間代碼表示與管理等模塊。解釋器的作用是對編譯器生成的中間代碼進行解釋執行［3］，與編譯器對應，具有獨立的SQL語句解釋模塊和過程語句解釋模塊。解釋器還包括執行狀態堆棧的管理、與GKD-BASESQL引擎的調用接口。異常處理模塊主要實現程序運行時的錯誤檢查和報告，并支持用戶自定義異常和預定義異常的檢查和處理。
2 GKD-BASE PL／SQL編譯器實現中的一些關鍵問題
GKD-BASE PL／SQL編譯器主要是對PL／SQL源程序進行詞法分析、語法分析和語義處理［4］。本文借助構建詞法分析器的Lex和編譯程序自動產生工具Yacc［5］，實現了對PL／SQL源程序的編譯。下面分別說明符號表的設計與管理、SQL語句解析以及游標解析。
2．1 符號表的設計與管理
符號表是一個包含程序中的變量、自定義類型和函數信息的數據庫。通過索引對應于庫中的一條記錄；每條記錄對應著一個對象的信息，如變量的類型或函數的返回值等［2］。
考慮到PL／SQL語言的塊結構和名字作用域，可以使用名字堆棧存放源程序中所使用的標志符的索引、名字和類型。每個項目只包括名字本身和用來表明它的類型的標志值，以及該名字在符號表中的項目索引。名字堆棧采用層次結構，是鏈表型的堆棧，堆棧的每一層存放了解析的語句塊嵌套層內的所有名字信息，如圖2。在進入或退出一個嵌套層時調用相應的壓棧和彈棧操作；查找符號時，從棧頂向棧底搜索。名字堆棧實現了標志符名稱與相應的符號表索引間的映射，解決了標志符的作用域問題和可見性問題，滿足了對符號表管理和調用的要求。
2．2 SQL語句的解析
為了避免SQL語句在執行時出現語法錯誤，需要提前檢查其語法的正確性。SQL語句是面向集合的數據操作語言，只能交由SQL引擎處理。但是PL／SQL語言為了增強SQL語句與過程式語句的交互能力，在SQL語句中引入變量，GKD-BASE的SQL引擎無法識別，必須在提交之前提取出變量，替換為SQL引擎可以識別的格式。如：SELECT empno，name INTO v_empno， v_name FROM empWHERE birthday=v_date；
這個SELECT語句首先把變量v_date綁定到列名birthday，然后根據條件查出相應的結果 (empno，name)，并賦值給預先定義的變量(v_empno，v_name)。對于GKD-BASE的SQL引擎來說，只能識別出如下格式的SELECT語句：
SELECT empno，name INTO：v_empno，：v_nameFROM emp WHERE birthday=：1；
在把SQL語句交由GKD-BASE SQL引擎處理之前，識別出變量v_empno、v_name及v_date進行格式轉換，在into之后的變量前面添加“：”，where后面的變量用帶有冒號的數字序號代替，構造出符合SQL引擎要求的語句；完成這些處理之后，把新的語句作為字符串交由SQL引擎進行語法分析，檢查這條語句的語法是否正確，以及語句中的變量與對應的列是否匹配；最后返回結果，報錯或者生成語法樹。
2．3 游標的解析
游標是指向內存中上下文區的句柄或指針。借助于游標，PL／SQL程序可以控制上下文區和語句處理過程中游標的變化。PL／SQL游標按使用方式可以分為顯式游標和隱式游標。
顯式游標的使用包括聲明游標、打開游標、游標檢索、關閉游標四個步驟。編譯游標聲明語句時，首先調用SQL引擎分析SQL語句成分，轉換為SQL引擎可以識別的格式，把游標的索引信息加入名字堆棧和
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