Embedded SQL

Tomáš Skalický

Říjen 2010

Osnova● Motivace● Embedded SQL

– Syntaxe– Příklady jednoduchých SQL příkazy– Deklarace proměnných - hostitelské proměnné a

indikátory– Připojení k databázi– Kurzory– Zpracování chyb

● Dynamické SQL– 4 metody

Motivace● SQL

– “jednoduché” příkazy manipulující s daty● PL/SQL či T-SQL

– podporují proměnné, podmínky, cykly atd.

● Co použít– chci-li aplikaci obsahující složité výpočty psanou ve

“třetím” jazyce a pracující s daty v databázi?– mám-li existující aplikaci pracující s daty, kterou chceme

nyní jednoduše připojit k databázi?

Embedded SQL● Kombinace

– výpočetní síly programovacího jazyka (C/C++, Fortran...) a

– schopnosti manipulace s daty v databázi (SQL)

● Hostitelské jazyky= jazyky implementující Embedded SQL– Pro*C, Pro*Fortran, Pro*Pascal...

Pro*C – jak to fungujeDo zdrojového kódu v C píšeme speciálně uvozené SQL příkazy

soubor.pc

Kompilátor Pro*C tyto příkazy nahradí voláním funkcí standardní runtime knihovny (SQLLIB) a výsledekem je zdrojový kód v čistém C

soubor.c

Dále se už kód překádá jako “obyčejný céčkový zdroják”.

soubor.obj

Na konci je přilinkována SQLLIB

spustitelný program

Syntaxe Pro*C

Základní pravidla pro psaní SQL příkazů do C-kódu:

● všechny SQL příkazy uvozeny direktivou EXEC SQL a končí středníkem “;”

● při použití proměnných v SQL příkazech musí být tyto proměnné uvozeny dvojtečkou “:”, v C-kódu se píší bez dvojtečky

Příklad: SELECTEXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; int platSefa;EXEC SQL END DECLARE SECTION;

EXEC SQL SELECT plat INTO :platSefa FROM Zamestnanec WHERE id = 324;

printf(“Plat šéfa je %d Kč.\n”, platSefa);

Příklad: INSERTEXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; char jmeno[20]; int plat;EXEC SQL END DECLARE SECTION;

printf(“Vlož jméno nového zaměstnance: ”);scanf(“%s”, &jmeno);printf(“Vlož plat nového zaměstnance: ”);scanf(“%d”, &plat);

EXEC SQL INSERT INTO Zamestnanec (jmeno, plat) VALUES (:jmeno, :plat);

Deklarativní část

● obsahuje deklarace všech proměnných, které se budou používat pro komunikaci mezi programem a databází = hostitelské proměnné

● v kódu nejvýše jednou (kurzory a výjimky deklarovány vně této sekce)

EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; /* ... */EXEC SQL END DECLARE SECTION;

Hostitelské proměnné● mohou být “jednoduché” nebo struktury (struct)● mohou být použity kdekoliv v SQL, kde se může objevit

konstanta– ale nemohou reprezentovat databázové objekty, jako

jména tabulek či sloupců● musí být deklarovány v BEGIN DECLARE SECTION … END

DECLARE SECTION bloku● vstupní a výstupní

– výstupní ... INTO klauzule v SELECT a FETCH příkazech– vstupní ... ostatní, např. ve VALUES, WHERE a HAVING

klauzulích

Typy hostitelských proměnných● char, char*, char[n], int, long, float

– nejběžnější

● VARCHAR[n]– “pseudotyp” pro stringy– rozpoznávaný přímo kompilátorem Pro*C– v podstatě “céčkový” struct se 2 položkami:

● arr ... pole charů● len ... délka pole

● POZOR - varchar2 není povolen

Indikátory● Motivace

– Co uložit do proměnné, když SELECT vrátí NULL?

● Každá hostitelská proměnná – vstupní i výstupní – může mít svůj indikátor

● Indikátor vypovídá o stavu hodnoty v hostitelské proměnné

Indikátory● jsou vždy typu short● deklarovány v BEGIN DECLARE SECTION … END DECLARE

SECTION bloku jako hostitelské proměnné● svázány vždy s jednou konkrétní hostitelskou proměnnou

Syntaxe:EXEC SQL SELECT plat INTO :platSefa:platSefaIndikator FROM Zamestnanec WHERE id = 324;

Indikátorvstupní hostitelské proměnné

Hodnota Význam-1 uložena hodnota NULL>= 0 uložena hodnota hostitelské proměnné

printf(“Vlož ID šéfa nebo 0, pokud zaměstnanec nemá šéfa: “);scanf(“%d”, &sefId);

if (sefId == 0) sefIdIndikator = -1;else sefIdIndikator = 0;

EXEC SQL INSERT Zamestnanec (jmeno, plat, sefId) VALUES (:jmeno, :plat, :sefId:sefIdIndikator);

Indikátorvýstupní hostitelské proměnné

Hodnota Význam-1 nedefinovaná hodnota (NULL v databázi)0 koretkní naplnění hostitelské proměnné

> 0 vkládaná hodnota je větší než proměnná => hodnota zaokrouhlena, skutečná velikost je hodnota indikátoru

-2 vkládaná hodnota je větší než proměnná a skutečná velikost nelze určit => hodnota zaokrouhlena

Indikátorvýstupní hostitelské proměnné

EXEC SQL SELECT plat, odmena INTO :plat, :odmena:odmenaIndikator FROM Zamestnanec WHERE id = :zamestnanecId;

if (odmenaIndikator == -1) /* odměna je NULL, ignorujem ji */ vyplata = plat;else vyplata = plat + odmena;

● POZOR - SELECT nebo FETCH NULL hodnoty do hostitelské proměnné bez indikátoru je chyba => error

Připojení k databázi● Dvě ekvivalentní možnosti zápisu:

EXEC SQL CONNECT :login IDENTIFIED BY :heslo;● login a heslo jsou typu char[n], char* nebo VARCHAR[n]

● Dvě ekvivalentní možnosti zápisu:

EXEC SQL CONNECT :prihlasovaciUdaje;● prihlasovaciUdaje = “login/heslo”

● POZOR – Login a heslo nelze uvádět přímo!

EXEC SQL CONNECT “Pepa” IDENTIFIED BY “PepovoHeslo”;

Commit a Rollback změn

EXEC SQL COMMIT;

● Pouze ukončení transakce:

EXEC SQL ROLLBACK;

● Storno změn:

● Storno změn + odpojení:

EXEC SQL ROLLBACK WORK RELEASE;

Spojení s databází – příkladEXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; char * login = “Pepa”; char * heslo = “PepovoHeslo”; int platSefa;EXEC SQL END DECLARE SECTION;

EXEC SQL CONNECT :login IDENTIFIED BY :heslo;

EXEC SQL SELECT plat INTO :platSefa FROM Zamestnanec WHERE jmeno = “Krutas”;

printf(“Plat šéfa je %d Kč.\n”, platSefa);

EXEC SQL COMMIT WORK RELEASE;

● Co když má Pepa víc šéfů jménujících se Kruťas?

Kurzory● Použití: v dotazech, které mohou vracet více řádků

– Použijeme-li “běžný” SELECT bez kurzoru a dotaz vrátí 1 řádek, ale může více, výsledek není definován.

● Vlastnosti kurzorů:– iterativní průchod přes vybrané řádky– znalost aktuálního řádku

Syntaxe kurzorů● DECLARE CURSOR

– pojmenování kurzoru a přiřazení dotazu● OPEN

– vyhodnocení dotazu a určení všech řádků, které splňují podmínku dotazu

● FETCH– postupné procházení vybraných řádků, jednoho po

druhém (není-li použito hostitelské pole)● CLOSE

– zavření kurzoru a zneplatnění vybraných řádků

Kurzory – DECLARE CURSOR● Pojmenování kurzoru a přiřazení dotazu

– Jméno kurzoru● je identifikátor pro kompilátor● není hostitelská proměnná, identifikátor ani “céčková”

proměnná– Dotaz

● nesmí obsahovat INTO klauzuli (INTO klauzule je součástí FETCH příkazu)

EXEC SQL DECLARE zamestnanecKurzor CURSOR FOR SELECT jmeno, plat FROM Zamestnanec WHERE sefId = :sefId;

Kurzory – OPEN● Vyhodnocení dotazu a určení všech řádků, které splňují

podmínku dotazu– Kurzor před prvním vybraným řádkem (je potřeba

provést jeden FETCH příkaz)– Pro opětovné vyhodnocení hostitelských proměnných je

třeba provést znovu OPEN● obyčejně je potřeba provést CLOSE před dalším OPEN,

ale záleží na nastavení● bez nutnosti CLOSE příkazu lepší výkon

EXEC SQL OPEN zamestnanecKurzor;

Kurzory – FETCH● Postupné procházení vybraných řádků a nastavování

výstupních hostitelských proměnných– Pro připomenutí:

● SELECT v dotazu neobsahuje INTO klauzuli● první FETCH nastaví kurzor na první vybraný řádek

– Pouze dopředný pohyb kurzoru v rámci vybraných řádků– Pro návrat na předcházející řádek třeba nejprve použít

OPEN příkaz a iterovat od začátku

while (1) { EXEC SQL FETCH zamestnanecKurzor INTO :jmeno, :plat;}

Kurzory – CLOSE● Zavření kurzoru a zneplatnění vybraných řádků

– Uvolnění zámků● závisí na nastavení

– Pro čtení ze zavřeného kurzoru je třeba nejprve použít OPEN příkaz

EXEC SQL CLOSE zamestnanecKurzor;

Kurzory – příklad

EXEC SQL DECLARE zamestnanecKurzor CURSOR FOR SELECT jmeno, plat FROM Zamestnanec WHERE sefId = :sefId;

EXEC SQL OPEN zamestnanecKurzor;

EXEC SQL WHENEVER NOT FOUND DO break;while (1) { EXEC SQL FETCH zamestnanecKurzor INTO :jmeno, :plat; printf(“Zaměstnanec %s bere %d Kč.\n”, jmeno, plat);}

EXEC SQL CLOSE zamestnanecKurzor;

● Co dělá WHENEVER ...?

Scrollovatelné kurzory● “Běžné” kurzory

– možný průchod pouze od začátku do konce– není možný změnit směr iterace– pro načtení nějaké předchozí hodnoty (či stávající

hodnoty ještě jednou) je třeba znovu otevřít kurzor a procházet od začátku

● Scrollovatelné kurzory– mohu procházet tam i zpět– FETCH FIRST, FETCH PRIOR, FETCH RELATIVE n...

EXEC SQL DECLARE zamestnanecKurzor SCROLL CURSOR FOR SELECT jmeno, plat FROM Zamestnanec

Zpracování chyb

● Dva možné způsoby:– Explicitní kontrola příslušných položek struktury SQLCA,

nebo– Automatická kontrola a zpracování chyb pomocí

WHENEVER příkazu

WHENEVER

● Kdykoliv je splněna daná podmínka, provede se příslušná akce.

– Kontrola příslušných položek struktury SQLCA pro danou podmínku

● Příkazy se mohou vzájemně překrývat● #include <sqlca.h>

EXEC SQL WHENEVER <podmínka> <akce>;

WHENEVER – podmínka● Možné podmínky (a kdy jsou splněny):

– SQLERROR● Nějaký SQL EXEC příkaz skončil chybou● Transakce by měla být explicitně stornována

– SQLWARNING● Nějaký SQL EXEC příkaz skončil varováním

– NOT FOUND● Žádný řádek nesplňuje WHERE podmínku nebo● SELECT INTO / FETCH příkazy nevrátily žádný řádek

WHENEVER – akce● Možné akce:

– STOP● volání exit(), program ukončen, nepotvrzené akce

stornovány (rollback)– CONTINUE

● pokud lze, pokusí se program pokračovat dalším příkazem

– DO <příkaz>● Vykonání daného příkazu, typicky volání funkce, break

– GOTO <návěstí>● Skok na dané návěstí

WHENEVER – příklady

EXEC SQL WHENEVER SQLERROR DO sqlError(“Nelze se připojit”);

● Při připojování k databázi:

● SELECTy v cyklu (pomocí kurzoru):

● sqlError je mnou definovaná funkce na zpracováí chyby

EXEC SQL WHENEVER NOT FOUND DO break;

Dynamické SQL● Většina DB aplikací zpracovává přesně specifikovanou

úlohu.– SQL příkazy jsou již ve zdrojovém kódu a jsou neměnné

● ALE některé aplikace dopředu neví, jaký příkaz budou posílat na server.

– Např.: Jak napsat jeden příkaz, který dle vstupu vloží nového člověka buď do tabulky Zamestnanec, či do tabulky Externista?

Dynamické SQL

= dynamické Embedded SQL● umožňuje za běhu vytvářet a vyhodnocovat SQL příkazy.

Typické použití:● Nejsou-li známy v době kompilace programu některé z

následujících položek:– Text SQL příkazu (např. klauzule)– Počet nebo datové typy hostitelských proměnných– Názvy databázových objektů, např. sloupce, indexy,

tabulky, pohledy...

Dynamické SQL: +/-● Výhody:

– univerzálnější programy– dynamické sestavení SQL příkazu na základě vstupu od

uživatele nebo vstupního souboru

● Nevýhody:– větší časové nároky na zpracování– složitější kód aplikace

=> použití pouze tam, kde je to nezbytně nutné

Dynamické SQL:

Požadavky na příkazy (1)

● Textový řetězec reprezentující příkaz– musí být platný SQL příkaz– nesmí obsahovat:

● EXEC SQL klauzuli● ukončovač příkazu “;”● ALLOCATE, CLOSE, DECLARE, DESCRIBE, EXECUTE,

FETCH, FREE, GET, INCLUDE, OPEN, PREPARE, SET, WHENEVER

Dynamické SQL:

Požadavky na příkazy (2)

● Textový řetězec reprezentující příkaz– může obsahovat placeholdery

● fiktivní proměnné sloužící k rezervaci místa pro skutečné hostitelské proměnné

● nedeklarují se● libovolné jméno (v následujících dvou řetězcích není

rozdíl)

'DELETE FROM Zamestnanec WHERE sefId = :sefId AND job = :job'

'DELETE FROM Zamestnanec WHERE sefId = :s AND job = :j'

Dynamické SQL:

Zpracování příkazu

1. Program si vyžádá zadání textu SQL příkazu od uživatele a hodnoty hostitelských proměnných.

2. Parsování příkazu => potvrzení validity3. Nahrazení placeholdrů hostitelskými proměnnými

– již máme adresy proměnných => můžeme s nimi pracovat

4. Vykonání příkazu

Dynamické SQL:

4 metody použití● Seřazeny vzestupně dle obecnosti (flexibility) => dle

náročnosti

(1) Bez návratových hodnot a hostitelských proměnných(2) Bez návratových hodnot ale se známým počtem vstupních

hostitelských proměnných(3) Se známým počtem vrácených sloupců a vstupních

hostitelských proměnných(4) S neznámým počtem vrácených sloupců a vstupních

hostitelských proměnných

Dynamické SQL:

1. metoda● Omezení:

– Příkaz nesmí být typu SELECT a nesmí obsahovat žádný placeholder pro vstupní hostitelské proměnné

'DELETE FROM Zamestnanec WHERE oddeleniId = 20'

● Syntaxe:

EXEC SQL EXECUTE IMMEDIATELY { :řetězcováProměnná | řetězcovýLiterál }

● Příkaz je parsován vždy, když je vykonáván => pomalé

Dynamické SQL:

1. metoda – příklad

char dynamickyPrikaz[100];...while (1) { printf(“Vlož SQL příkaz: “); gets(dynamickyPrikaz); if (*dynamickyPrikaz == '\0') break;

/* dynamickyPrikaz nyní obsahuje textovou reprezentaci celého SQL příkaz */ EXEC SQL EXECUTE IMMEDIATELY :dynamickyPrikaz;}

Dynamické SQL:

2. metoda

● Omezení:– Příkaz nesmí být typu SELECT.– Počet placeholderů pro vstupní hostitelské proměnné a

jejich datové typy musí být známy v době kompilace.

'INSERT INTO Zamestnanec (jmeno, plat) VALUES (:jmeno, :plat)'

Dynamické SQL:

2. metoda – syntaxe

● Syntaxe:EXEC SQL PREPARE nazevPrikazu FROM { :retezcovaPromenna, retezcovyLiteral };

EXEC SQL EXECUTE nazevPrikazu [USING seznamHostitelskychPromennych];

:promenna1[:indikator1] [, promenna2[:indikator2], ...]

seznamHostitelskychPromennych ve tvaru:

Dynamické SQL:

2. metoda – příkladint idZamestnance;char textPrikazu[100], podminka[40], id[10];...strcpy(textPrikazu, “DELETE FROM Zamestnanec WHERE id = :n AND “);printf(“Doplňte vyhledávací podmínku následujícího příkazu\n”);printf(“%s\n”, textPrikazu);gets(podminka);strcat(textPrikazu, podminka);

EXEC SQL PREPARE prikaz FROM :textPrikazu;while (1) { printf(“Vlož ID zaměstnance: “); gets(id); idZamestnance = atoi(id); EXEC SQL EXECUTE prikaz USING :idZamestnance;}

Dynamické SQL:

2. metoda – PREPARE, EXECUTE● PREPARE

– rozparsuje a pojmenuje příkaz● jméno je identifikátor pro kompilátor, není hostitelská

proměnná, identifikátor či “céčková” proměnná => nedeklaruje se

– stejné jako pojmenování kurzoru

● EXECUTE– všechny placeholdery nahradí hostitelské proměnné z

klauzule USING● musí být zachováno pořadí proměnných

● PREPARE pouze jednou, EXECUTE může být vícekrát s různými hostitelskými proměnnými v části USING

Dynamické SQL:

3. metoda

● Omezení:– Počet navratových sloupců SELECTu, počet placeholderů

pro vstupní hostitelské proměnné a jejich datové typy musí být známy v době kompilace.

– Oproti 2. metodě navíc pouze návratové sloupce

'SELECT sefId, MIN(plat), MAX(plat) FROM Zamestnanec GROUP BY sefId WHERE pozice = :pozice'

Dynamické SQL:

3. metoda – syntaxe kroků

● Syntaxe:EXEC SQL PREPARE nazevPrikazu FROM { :retezcovaPromenna, retezcovyLiteral };

EXEC SQL DECLARE jmenoKurzoru CURSOR FOR nazevPrikazu;EXEC SQL OPEN jmenoKurzoru [USING seznamHostitelskychPromennych];EXEC SQL FETCH jmenoKurzoru INTO seznamHostitelskychPromennych;EXEC SQL CLOSE jmenoKurzoru;

Dále použit kurzor:

Dynamické SQL:

3. metoda – příkladchar textDotazu[100] = “SELECT jmeno, pozice, plat FROM Zamestnanec WHERE plat < :pl”;EXEC SQL PREPARE dotaz FROM :textDotazu;

EXEC SQL DECLARE kurzorZamestnancu CURSOR FOR dotaz;

EXEC SQL OPEN kurzorZamestnancu USING :platovyLimit;

EXEC SQL FETCH kurzorZamestnancu INTO :jmeno, :pozice, :plat;EXEC SQL CLOSE kurzorZamestnancu;

DECLARE asociuje kurzor s dotazem.

OPEN nahradí placeholdery v dotazu vstupními hostitelskými proměnnými, vyhodnotí dotaz a vybere patřičné řádky.

Dynamické SQL:

4. metoda● Umožňuje použít předem neznámý počet návratových

sloupců a placeholderů pro vstupní hostitelské proměnné.– SELECT bez specifikace sloupců v době kompilace– EXECUTE … USING bez uvedeného listu hostitelských

proměnných v době kompilace● Pomocí deskriptorů

– DESCRIBE SELECT LIST– DESCRIBE BIND VARIABLES

● Každý aktivní SQL příkaz musí mít své vlastní SQLDA.

Dynamické SQL:

SQLDA (SQL Descriptor Area)● Datová struktura, kde program a Oracle udržují kompletní

popis proměnných v dynamických SQL příkazech.● Obsahuje počet položek a údaje o datovém typu každé

položky.● Položky ze SELECTu uloženy ve výstupních proměnných,

vázané (bind) proměnné ve vstupních proměnných, v SQLDA jsou jejich adresy, čímž jsou zpřístupněny Oraclu

● Výstupní hodnoty jsou získány FETCHem a vstupní jsou zadány programem.

Dynamické SQL:

4. metoda – průběh 1. Deklarace hostitelského řetězce pro zápis dotazu 2. Deklarace select a bind SQLDA 3. Alokace paměti pro select a bind deskriptor 4. Nastavení maximálního počtu položek v deskriptorech 5. Naplnění hostitelského řetezce 6. PREPARE příkaz FROM řetězec 7. DECLARE a kurzor FOR příkaz 8. DESCRIBE vázané proměnné INTO bind deskriptor 9. Nastavení počtu míst pro proměnné na počet nalazený pomocí DESCRIBE 10. Získání hodnoty a alokace místo pro vázané proměnné nalezené pomocí DESCRIBE 11. OPEN kurzor USING bind descriptor 12. DESCRIBE seznam select položek INTO select descriptor 13. Nastavení počtu select položek na počet nalezený pomocí DESCRIBE 14. Nastavení délky a datového typu každé select položky 15. FETCH řádky z databáze INTO alokovaný buffer, na který ukazuje select descriptor 16. Zpracování vybrané hodnoty 17. Uvolnění naalokované paměti 18. CLOSE kurzor

Dynamické SQL:

4. metoda – syntaxe krokůEXEC SQL PREPARE nazevPrikazu FROM { :retezcovaPromenna, retezcovyLiteral };

EXEC SQL DECLARE jmenoKurzoru CURSOR FOR nazevPrikazu;

EXEC SQL DESCRIBE BIND VARIABLES FOR nazevPrikazu INTO nazevBindDeskriptoru;

EXEC SQL OPEN jmenoKurzoru [USING DESCRIPTOR nazevBindDeskriptoru];

EXEC SQL DESCRIBE [SELECT LIST FOR] nazevPrikazu INTO nazevSelectDeskriptoru;

EXEC SQL FETCH jmenoKurzoru USING DESCRIPTOR nazevSelectDeskriptoru;EXEC SQL CLOSE jmenoKurzoru;

Dynamické SQL:

4. metoda – zjednodušení

● Pokud je znám počet míst pro vázané proměnné, je možné příkaz DESCRIBE BIND VARIABLES nahradit příkazem OPEN z 3. metody:

EXEC SQL OPEN jmenoKurzoru [USING seznamHostitelskychPromennych];

● Pokud je znám počet select položek, pak je možné příkaz DESCRIBE SELECT LIST vynechat a nahradit ho příkazem FETCH z 3. metody:

EXEC SQL FETCH jmenoKurzoru INTO seznamHostitelskychPromennych;

Dynamické SQL:

Jakou metodu použít?

Zdroje[1] Pro*C/C++ Precompiler Programmer's Guide, Release 9.2Oracle Corporation, ©1996-2002, použité kapitoly:

– Kapitola 1, Introduction http://download.oracle.com/docs/cd/B10500_01/appdev.920/a97269/pc_01int.htm

– Kapitola 6, Embedded SQL http://download.oracle.com/docs/cd/B10500_01/appdev.920/a97269/pc_06sql.htm

– Kapitola 13, Oracle Dynamic SQL http://download.oracle.com/docs/cd/B10500_01/appdev.920/a97269/pc_13dyn.htm

[2] Semináře RNDr. Michala Kopeckého, Ph. D.: Administrace Oracle

[3] Wikipedia, http://www.wikipedia.org/

Dotazy