C++设计与实现ORM系统实例详解

2024-08-14 05:15:44

介绍

我们通用的ORM，基本模式都是想要脱离数据库的，几乎都在编程语言层面建立模型，由程序去与数据库打交道。虽然脱离了数据库的具体操作，但我们要建立各种模型文档，用代码去写表之间的关系等等操作，让初学者一时如坠云雾。我的想法是，将关系数据库拥有的完善设计工具之优势，来实现数据设计以提供结构信息，让json对象自动映射成为标准的SQL查询语句。只要我们理解了标准的SQL语言，我们就能够完成数据库查询操作。

依赖关系

本项目依赖本人的另一个项目 Zjson，此项目提供简洁、方便、高效的Json库。该库使用方便，是一个单文件库，只需要下载并引入项目即可。具体信息请移步 gitee-Zjson 或 github-Zjson 。

设计思路

ZORM 数据传递采用json来实现，使数据标准能从最前端到最后端达到和谐统一。此项目目标，不但在要C++中使用，还要作为动态链接库与node.js结合用使用，因此希望能像javascript一样，简洁方便的操作json。所以先行建立了zjson库，作为此项目的先行项目。设计了数据库通用操作接口，实现与底层实现数据库的分离。该接口提供了CURD标准访问，以及批量插入和事务操作，基本能满足平时百分之九十以上的数据库操作。项目基本目标，支持Sqlite3,Mysql,Postges三种关系数据库，同时支持windows、linux和macOS。

项目进度

现在已经实现了sqlit3与mysql的所有功能，postgres也做了技术准备。
我选择的技术实现方式，基本上是最底层高效的方式。sqlit3 - sqllit3.h（官方的标准c接口）；mysql - c api （MySQL Connector C 6.1）；postgres - pqxx 。

任务列表：

数据库通用接口

应用类直接操作这个通用接口，实现与底层实现数据库的分离。该接口提供了CURD标准访问，以及批量插入和事务操作，基本能满足平时百分之九十以上的数据库操作。

  class ZORM_API Idb
  {
  public:
      virtual Json select(string tablename, Json& params, vector<string> fields = vector<string>(), Json values = Json(JsonType::Array)) = 0;
      virtual Json create(string tablename, Json& params) = 0;
      virtual Json update(string tablename, Json& params) = 0;
      virtual Json remove(string tablename, Json& params) = 0;
      virtual Json querySql(string sql, Json params = Json(), Json values = Json(JsonType::Array), vector<string> fields = vector<string>()) = 0;
      virtual Json execSql(string sql, Json params = Json(), Json values = Json(JsonType::Array)) = 0;
      virtual Json insertBatch(string tablename, Json& elements, string constraint = "id") = 0;
      virtual Json transGo(Json& sqls, bool isAsync = false) = 0;
  };

实例构造

全局查询开关变量：

DbLogClose : sql 查询语句显示开关
parameterized : 是否使用参数化查询

Sqlite3:

    Json options;
    options.addSubitem("connString", "./db.db");    //数据库位置
    options.addSubitem("DbLogClose", false);        //显示查询语句
    options.addSubitem("parameterized", false);     //不使用参数化查询
    DbBase* db = new DbBase("sqlite3", options);

Mysql:

    Json options;
    options.addSubitem("db_host", "192.168.6.6");   //mysql服务IP
    options.addSubitem("db_port", 3306);            //端口
    options.addSubitem("db_name", "dbtest");        //数据库名称
    options.addSubitem("db_user", "root");          //登记用户名
    options.addSubitem("db_pass", "123456");        //密码
    options.addSubitem("db_char", "utf8mb4");       //连接字符设定[可选]
    options.addSubitem("db_conn", 5);               //连接池配置[可选]，默认为2
    options.addSubitem("DbLogClose", true);         //不显示查询语句
    options.addSubitem("parameterized", true);      //使用参数化查询
    DbBase* db = new DbBase("mysql", options);

智能查询方式设计

查询保留字：page, size, sort, fuzzy, lks, ins, ors, count, sum, group

page, size, sort, 分页排序在sqlit3与mysql中这比较好实现，limit来分页是很方便的，排序只需将参数直接拼接到order by后就好了。
查询示例：

Json p;
p.addSubitem("page", 1);
p.addSubitem("size", 10);
p.addSubitem("size", "sort desc");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  ORDER BY age desc LIMIT 0,10

fuzzy, 模糊查询切换参数，不提供时为精确匹配提供字段查询的精确匹配与模糊匹配的切换。

Json p;
p.addSubitem("username", "john");
p.addSubitem("password", "123");
p.addSubitem("fuzzy", 1);
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE username like '%john%'  and password like '%123%'

ins, lks, ors 这是最重要的三种查询方式，如何找出它们之间的共同点，减少冗余代码是关键。

Json p;
p.addSubitem("ins", "age,11,22,36");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE age in ( 11,22,26 )

Json p;
p.addSubitem("ors", "age,11,age,36");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE  ( age = 11  or age = 26 )

Json p;
p.addSubitem("lks", "username,john,password,123");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE  ( username like '%john%'  or password like '%123%'  )

ins, 数据库表单字段in查询，一字段对多个值，例：
查询示例：
ors, 数据库表多字段精确查询，or连接，多个字段对多个值，例：
查询示例：
lks, 数据库表多字段模糊查询，or连接，多个字段对多个值，例：查询示例：

count, sum 这两个统计求和，处理方式也类似，查询时一般要配合group与fields使用。

Json p;
p.addSubitem("count", "1,total");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT *,count(1) as total  FROM users

Json p;
p.addSubitem("sum", "age,ageSum");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT username,sum(age) as ageSum  FROM users

count, 数据库查询函数count，行统计，例：查询示例：
sum, 数据库查询函数sum，字段求和，例：查询示例：

group, 数据库分组函数group，例：
查询示例：

Json p;
p.addSubitem("group", "age");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  GROUP BY age

不等操作符查询支持

支持的不等操作符有：>, >=, <, <=, <>, =；逗号符为分隔符，一个字段支持一或二个操作。
特殊处：使用"="可以使某个字段跳过search影响，让模糊匹配与精确匹配同时出现在一个查询语句中

一个字段一个操作，示例：查询示例：

Json p;
p.addSubitem("age", ">,10");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE age> 10

一个字段二个操作，示例：查询示例：

Json p;
p.addSubitem("age", ">=,10,<=,33");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE age>= 10 and age<= 33

使用"="去除字段的fuzzy影响，示例：查询示例：

Json p;
p.addSubitem("age", "=,18");
p.addSubitem("username", "john");
p.addSubitem("fuzzy", "1");
(new DbBase(...))->select("users", p);

生成sql：   SELECT * FROM users  WHERE age= 18  and username like '%john%'

具体使用方法，请参看uint test。

单元测试

有完整功能的单元测试用例，请参见tests目录下的测试用例。

测试用例运行结果样例

项目地址

https://gitee.com/zhoutk/zorm

https://github.com/zhoutk/zorm

运行方法

该项目在vs2019, gcc7.5, clang12.0下均编译运行正常。

git clone https://github.com/zhoutk/zorm
cd zorm
cmake -Bbuild .

---windows
cd build && cmake --build .

---linux & macos
cd build && make

run zorm or ctest

注在linux下需要先行安装mysql开发库, 并先手动建立数据库 dbtest。
在ubuntu下的命令是： apt install libmysqlclient-dev