SQLite运行时可加载扩展(三十五）

news2024/9/22 1:04:01

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1. 概述

SQLite 能够在运行时加载扩展（包括新的应用程序定义的 SQL 函数、整理序列、虚拟表和 VFS）。 此功能允许开发扩展代码和 与应用程序分开测试，然后加载 根据需要。

扩展也可以与应用程序静态链接。 下面显示的代码模板将像静态一样工作 链接扩展，因为它作为运行时可加载扩展，除了 您应该提供入口点函数 （“sqlite3_extension_init”） 如果应用程序包含以下内容，则使用其他名称以避免名称冲突 两个或多个扩展。

2. 加载扩展

SQLite 扩展是共享库或 DLL。要加载它，您需要 需要向 SQLite 提供包含 共享库或 DLL 以及用于初始化扩展的入口点。 在 C 代码中，此信息是使用 sqlite3_load_extension() API 提供的。请参阅有关此内容的文档 例程以获取更多信息。

请注意，不同的操作系统使用不同的文件名 其共享库的后缀。Windows 使用“.dll”，Mac 使用 “.dylib”，除 Mac 外的大多数 Unix 都使用“.so”。如果你想 使你的代码可移植，你可以从共享中省略后缀 将自动添加库文件名和相应的后缀 通过 sqlite3_load_extension() 接口。

还有一个可用于加载扩展的 SQL 函数：load_extension(X，Y)。它的工作方式与 sqlite3_load_extension() C 接口类似。

加载扩展的两种方法都允许您指定 扩展的入口点的名称。 您可以将此参数留空 - 传入 sqlite3_load_extension() C 语言接口的 NULL 指针 或省略 load_extension() SQL 接口的第二个参数 - 扩展加载器逻辑将尝试找出入口点 靠它自己。它将首先尝试通用扩展名 “sqlite3_extension_init”。如果这不起作用，它会构造一个 使用模板“sqlite3_X_init”的入口点，其中 X 被替换 与文件名中每个 ASCII 字符的小写等效值 在最后一个“/”之后和第一个“.”之前省略 前三个字符（如果它们恰好是“lib”）。因此，例如， 如果文件名为“/usr/lib/libmathfunc-4.8.so”，则为入口点名称 将是“sqlite3_mathfunc_init”。或者，如果文件名是 “./SpellFixExt.dll”，则将调用入口点 “sqlite3_spellfixext_init”。

出于安全原因，扩展加载默认处于关闭状态。 为了使用 C 语言或 SQL 扩展加载函数， 必须首先使用

​ sqlite3_db_config(db，SQLITE_DBCONFIG_ENABLE_LOAD_EXTENSION，1，NULL)

启用扩展加载 应用程序中的 C 语言 API。

在命令行 shell 中，可以使用 “.load” 点命令。例如：

.load ./YourCode

请注意，命令行 shell 程序已启用 扩展加载（通过调用 sqlite3_enable_load_extension（） 接口作为其设置的一部分），因此上面的命令无需 任何特殊开关、设置或其他复杂情况。

带有一个参数的“.load”命令调用 sqlite3_load_extension（） 将 zProc 参数设置为 NULL，导致 SQLite 首先查找 名为“sqlite3_extension_init”，然后名为“sqlite3_X_init”的入口点 其中“X”派生自文件名。如果扩展有条目 点与不同的名称，只需提供该名称作为第二个 论点。例如：

.load ./YourCode nonstandard_entry_point

3. 编译可加载扩展

可加载的扩展是 C 代码。要编译它们，请执行以下操作 最像 UNIX 的操作 系统，通常的命令是这样的：

gcc -g -fPIC -shared YourCode.c -o YourCode.so

Mac 是类似 unix 的，但它们不遵循通常的共享库 约定。要在 Mac 上编译共享库，请使用类似 这：

gcc -g -fPIC -dynamiclib YourCode.c -o YourCode.dylib

如果在尝试加载库时收到错误消息 这说“Mach-O，但架构错误”，那么您可能需要添加 命令行选项“-arch i386”或“arch x86_64”到 gcc，具体取决于 关于如何构建应用程序。

若要使用 MSVC 在 Windows 上编译，请使用类似于以下内容的命令 通常可以：

cl YourCode.c -link -dll -out:YourCode.dll

要使用 MinGW 为 Windows 编译，命令行就像它一样 适用于 UNIX，但输出文件后缀更改为“.dll”，并且 省略了 -fPIC 参数：

gcc -g -shared YourCode.c -o YourCode.dll

4. 对可加载扩展进行编程

模板可加载扩展包含以下三个元素：

  1. 使用源顶部的“#include < sqlite3ext.h>” 代码文件，而不是“#include < sqlite3.h>”。

  2. 将宏“SQLITE_EXTENSION_INIT1”单独放在一行上 紧接在“#include < sqlite3ext.h>”行之后。

  3. 添加一个扩展加载入口点例程，如下所示 内容如下：

    #ifdef _WIN32
__declspec(dllexport)
#endif
int sqlite3_extension_init( /* <== Change this name, maybe */
  sqlite3 *db, 
  char **pzErrMsg, 
  const sqlite3_api_routines *pApi
){
  int rc = SQLITE_OK;
  SQLITE_EXTENSION_INIT2(pApi);
  /* insert code to initialize your extension here */
  return rc;
}

    您可以很好地将入口点的名称自定义为 对应于您将要生成的共享库的名称， 而不是使用通用的“sqlite3_extension_init”名称。给 您的扩展自定义入口点名称将使您能够静态地 在没有链接器的情况下将两个或多个扩展链接到同一程序中 冲突（如果您以后决定使用静态链接而不是运行时） 连接。 如果您的共享库最终被命名为“YourCode.so”或 编译器示例中显示的“YourCode.dll”或“YourCode.dylib” ，那么正确的入口点名称将是 “sqlite3_yourcode_init”。

这是一个完整的模板扩展，您可以复制/粘贴 要开始使用，请执行以下操作：

/* Add your header comment here */
#include <sqlite3ext.h> /* Do not use <sqlite3.h>! */
SQLITE_EXTENSION_INIT1

/* Insert your extension code here */

#ifdef _WIN32
__declspec(dllexport)
#endif
/* TODO: Change the entry point name so that "extension" is replaced by
** text derived from the shared library filename as follows:  Copy every
** ASCII alphabetic character from the filename after the last "/" through
** the next following ".", converting each character to lowercase, and
** discarding the first three characters if they are "lib".
*/
int sqlite3_extension_init(
  sqlite3 *db, 
  char **pzErrMsg, 
  const sqlite3_api_routines *pApi
){
  int rc = SQLITE_OK;
  SQLITE_EXTENSION_INIT2(pApi);
  /* Insert here calls to
  **     sqlite3_create_function_v2(),
  **     sqlite3_create_collation_v2(),
  **     sqlite3_create_module_v2(), and/or
  **     sqlite3_vfs_register()
  ** to register the new features that your extension adds.
  */
  return rc;
}

4.1. 示例扩展

完整且可加载扩展的许多示例可以是 在 ext/misc 子目录的 SQLite 源代码树中看到。 该目录中的每个文件都是一个单独的扩展名。文档 由文件上的标题注释提供。 以下是对 ext/misc 子目录：

  • 卡雷.c — carray 表值函数的实现。

  • 压缩.c — 实现应用程序定义的 SQL 函数 compress()和 uncompress()对文本或 blob 内容进行 zLib 压缩。

  • json1.c — JSON SQL 函数和表值函数的实现。 这是一个更大、更复杂的扩展。

  • memvfs.c — 实现将所有内容存储在内存中的新 VFS。

  • rot13.c — rot13（） SQL 函数的实现。这是一个非常简单的扩展函数示例 并可用作创建新扩展的模板。

  • 系列.c — 实现generate_series虚拟表和表值函数。这是一个相对简单的示例 虚拟表实现，可以作为编写模板 新的虚拟表。

其他更复杂的扩展可以在子文件夹中找到 在 ext/ 下，除 ext/misc/ 外。

5. 持久可加载扩展

可加载扩展的默认行为是卸载它 当最初调用 sqlite3_load_extension（） 的数据库连接关闭时，从进程内存中。（换言之，xDlClose 方法 的 sqlite3_vfs 对象在数据库时为所有扩展调用 连接关闭。但是，如果初始化过程返回 SQLITE_OK_LOAD_PERMANENTLY 而不是 SQLITE_OK，则扩展将 未卸载（不会调用 xDlClose），并且扩展将保留 无限期地在进程内存中。SQLITE_OK_LOAD_PERMANENTLY回归 value 对于想要注册新 VFS 的扩展非常有用。

澄清一下：初始化函数返回的扩展 SQLITE_OK_LOAD_PERMANENTLY在数据库之后继续存在于内存中 连接关闭。但是，扩展不会自动进行 注册到后续数据库连接。这使它成为可能 加载实现新 VFS 的扩展。 持久加载和注册实现新 SQL 的扩展 函数、整理序列和/或虚拟表，使得那些 添加的功能可用于所有后续数据库连接， 然后，初始化例程还应该在将注册这些服务的子函数上调用 sqlite3_auto_extension（）。

vfsstat.c 扩展 显示一个可加载扩展的示例，该扩展永久注册两者 新的 VFS 和新的虚拟表。该扩展中的 sqlite3_vfsstat_init（） 初始化例程仅调用一次，当 首先加载扩展。它注册了新的“vfslog”VFS 一次，它返回SQLITE_OK_LOAD_PERMANENTLY，以便使用的代码 要实现“vfslog”，VFS 将保留在内存中。初始化例程 还在指向“vstatRegister()”的指针上调用 sqlite3_auto_extension（函数，以便所有后续数据库连接都将调用 “vstatRegister()”函数，因此注册 “vfsstat”虚拟表。

6. 静态链接运行时可加载扩展

完全相同的源代码可用于运行时可加载 共享库或 DLL，并作为与 应用。这提供了灵活性，并允许你重复使用相同的内容 以不同的方式编写代码。

要静态链接扩展，只需添加 -DSQLITE_CORE 编译时选项。SQLITE_CORE宏会导致SQLITE_EXTENSION_INIT1 并将宏SQLITE_EXTENSION_INIT2为无操作。然后修改你的 应用程序直接调用入口点，传入 NULL 指针 作为第三个“pApi”参数。

使用入口点名称尤为重要 基于扩展名文件名，而不是通用 “sqlite3_extension_init”入口点名称，如果将静态 链接两个或多个扩展。如果使用通用名称，则有 将是同一符号的多个定义，并且链接将失败。

如果要在应用程序中打开多个数据库连接， 而不是调用每个数据库的扩展入口点 连接 另外，您可能需要考虑使用 sqlite3_auto_extension（） 接口来注册您的扩展和 使它们在每个数据库连接时自动启动 已打开。您只需注册每个扩展一次，就可以 在 main() 例程的开头附近执行此操作。使用 sqlite3_auto_extension（） 接口注册扩展使 您的扩展就像它们内置在核心 SQLite 中一样 - 它们 每当打开新的数据库连接时，自动存在 无需初始化。只要确保完成任何 您需要先使用 sqlite3_config（） 完成的配置 注册扩展，因为 sqlite3_auto_extension（） 接口隐式调用 sqlite3_initialize（）。

7. 实施细节

SQLite 使用 sqlite3_vfs 对象的 xDlOpen()、xDlError()、xDlSym()和 xDlClose()方法。这些方法是使用 unix 上的 dlopen()库（这解释了为什么 SQLite 通常 需要链接到 Unix 系统上的“-ldl”库） 并在 Windows 上使用 LoadLibrary()API。在自定义 VFS 中 不寻常的系统，这些方法都可以省略，在这种情况下 运行时扩展加载机制将不起作用（尽管 您仍然可以静态链接扩展代码，假设 入口指针是唯一命名的）。 SQLite可以用SQLITE_OMIT_LOAD_EXTENSION进行编译，以省略扩展加载代码 从构建。

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