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符號表中。游標打開操作在名字堆棧中搜索游標名字，獲取聲明階段在符號表保存的相關信息并加入到語法樹中。游標檢索語句的編譯首先獲取游標的符號表的信息；然后關聯游標中SQL語句的信息和取值變量鏈表的信息，檢查游標變量與游標引用列是否匹配；最后保存相關信息，加入語法樹。游標的關閉操作釋放資源并把游標狀態初始化，把游標在符號表中的信息保存并加入語法樹。

隱式游標一般用于對DML語句的處理。每條DML語句對應于一個隱式游標，編譯時可以作為一般的SQL語句來處理，直接調用GKD-BASE的SQL引擎對其進行編譯。這些語句的游標處理是由SQL引擎自動完成的，不需要PL/SQL引擎對干涉。

圖3

3 GKD-BASE PL/SQL解釋器實現中的一些關鍵問題

解釋器實現中的關鍵問題有語句的執行、執行狀態堆棧的設計以及返回值的處理。

對于語句的執行，可分為SQL語句執行和過程語句執行兩部分，根據語法樹上相應節點分別編寫函數來完成解釋任務。這些函數例程之間也是樹狀的層次調用結構，樹根的解釋執行依賴于其子樹上各個節點的解釋函數的成功運行。

在GKD-BASE PL/SQL引擎的解釋執行器中，設計了“執行狀態”的數據結構來記載函數的執行狀態信息。解釋器中所有的解釋函數都擁有一個指針參數指向這個結構，需要在這些函數間傳遞的信息將被拷貝到這個結構。PL／SQL引擎調用子程序的過程中，構造“執行狀態堆棧”。調用之前，保存現場，將執行狀態壓棧；調用結束后恢復現場，彈出當前執行狀態，回到上一層繼續，如圖3。

在語句塊執行完畢后，解釋器會根據情況給出三種類型的返回狀態：ok、exit、return。當正常執行完一條過程語句或SQL語句后，返回ok；或者當執行狀態當前層中所有語句都執行正常，向上一層返回ok。當執行時遇到EXIT關鍵字，如果執行狀態中的退出標號與輸人參數中的退出標號一致時，說明是正常退出，返回exit。當執行時遇到RETURN關鍵字，說明語句鏈中所有語句執行完畢，返回return。直到到達執行狀態頂層并給出返回值，結束整個解釋執行過程。