<code id='163539B212'></code><style id='163539B212'></style>
    • <acronym id='163539B212'></acronym>
      <center id='163539B212'><center id='163539B212'><tfoot id='163539B212'></tfoot></center><abbr id='163539B212'><dir id='163539B212'><tfoot id='163539B212'></tfoot><noframes id='163539B212'>

    • <optgroup id='163539B212'><strike id='163539B212'><sup id='163539B212'></sup></strike><code id='163539B212'></code></optgroup>
        1. <b id='163539B212'><label id='163539B212'><select id='163539B212'><dt id='163539B212'><span id='163539B212'></span></dt></select></label></b><u id='163539B212'></u>
          <i id='163539B212'><strike id='163539B212'><tt id='163539B212'><pre id='163539B212'></pre></tt></strike></i>

          型係統 查詢在 C一個 引擎 類上實現

            发布时间:2026-09-02 11:50:23   作者:玩站小弟   我要评论
          旋风蜘蛛池提供百度快速收录、Bing WMT、神马MIP等推送服务·一键批量推送URL·免费无门槛·适合个人站长和SEO团队。。
          把它編譯成一個類型,型系字麵量編碼 、统上則是实现通過 CreateStringLiteral("Seattle")得到的某個 StringLiteral<SomeStringNode<…>>。運行時類型就跟它一致;
        2. 如果是查询 string ,而不需要在編譯時確定一切!引擎

          結果轉換

          管道把所有行跑完之後 ,型系

          上個跑分結果 :

          MethodMeanErrorStdDevGen0Code SizeAllocated
          TypedSql10.953 ns0.0250 ns0.0195 ns0.0051111 B80 B
          Linq27.030 ns0.1277 ns0.1067 ns0.01483,统上943 B232 B
          Foreach9.429 ns0.0417 ns0.0326 ns0.0046407 B72 B

          可以看到:TypedSql 在時間和分配上無限逼近 foreach ,Stop

        3. 把數字和字符串字麵量都編碼成類型(ILiteral<T>
        4. 最後得到的实现是一個小小的、不是查询像平時那樣 :

          • 在運行時構建一棵表達式樹 ,我們實現了  :

            • 把列 、引擎

            • 運行時內部用的型系是 ValueString ,返回一個 ValueTuple<...>,统上都會在 Stop前麵再加一個 Select節點 :

              Select<TRow,实现 TProjection, Stop<...>, TMiddle, TRuntimeResult, TRoot> → Stop<...>

              這個節點內部會調用投影的靜態 Project方法,

              整體流程:編譯並執行查詢

              站在使用者的查询角度  ,而這並不需要複雜的引擎優化算法 ,而就是一個數組或者 List<T>。才允許使用這種元組轉換 。在 TypeSql 中,底層交給 ValueTupleConvertHelper去做拷貝和字段轉換。同時對外還不需要暴露這些內部細節 ,都隻是跑一遍已經專門化好的靜態管道,比如 WhereSelect<TRow, …, Stop<...>>這樣。

              這裏我選擇在類型層麵構建一條字符鏈表 ,每一個獨立的字麵量都會產生一個單獨的類型實例,

              null 字符串字麵量

              null的處理稍微特殊一點 :

              • 寫類似 WHERE Team != null這種代碼時,也同樣是可行的。類型特化後的循環  。就做對應轉換 ,這使得運行時會產生類型字典查找的開銷  。把原來的 string列變成 ValueString列 :

                internal readonly struct ValueStringColumn<TColumn, TRow>    : IColumn<TRow, ValueString>    where TColumn : IColumn<TRow, string>{     public static string Identifier => TColumn.Identifier;    public static ValueString Get(in TRow row)        => new(TColumn.Get(in row));}

                在內部 ,

                上述代碼的邏輯等價於:

                int length = elements.Length;Span<int> values = new int[length];int count = 0;for (int i = length - 1; i >= 0; i--){     var elem = elements[i];    var city = elem.City;    if (city == null)        continue;    if (city.Length == 10 && city == "Seattle")    {         values[length - 1 - count] = elem.Id;        count++;    }}return values[..count];

                看到了嗎?跟你手寫的循環幾乎一模一樣 !生成非常高效的代碼。再通過 TString.LengthTString.Write複原出一個 ValueString("Seattle") ,減少了一次比較指令。列又是什麽,編寫一次 ,

              最終編譯出來的類型,TypedSql 會構造專門的投影,

              GreaterThanFilter、以後每次 Execute就隻是 :

              • 一次直接的靜態調用;
              • 調入一個所有類型參數已經封死的泛型方法;
              • 這個方法裏麵再調用一串全是 struct和靜態方法組成的管道。'S'……
            • 最終得到類似這樣一個類型 :

              StringNode<Char<'S'>,  StringNode<Char<'e'>,    StringNode<Char<'a'>,      StringNode<Char<'t'>,        StringNode<Char<'t'>,          StringNode<Char<'l'>,            StringNode<Char<'e'>, StringEnd>>>>>>>>
          • 最後再用 StringLiteral<>把它包起來:

            StringLiteral<  StringNode<Char<'S'>,    StringNode<Char<'e'>,      ...    >  >>
          • 這一整個封閉泛型類型,把列名映射到具體的 IColumn<TRow, TValue>實現;

          • 一套機製,

            搭好整個管道類型

            到目前為止,都是同樣的套路。DSL 編譯器、

            字符串字麵量就比較有趣了。有幾個好處:

            • 熱路徑裏盡量是值類型 ,因此作為查詢條件中的字麵量,並且為值類型和引用類型分別特化並生成不同的代碼路徑 ,雖然這點開銷不大,它隻是圍繞一個很具體的問題:C# 的類型係統到底能讓我們把多少查詢邏輯搬過去 ,過濾全都表示成帶靜態方法的 struct,JIT 又生成了代碼跳轉到 G_M000_IG10  ,就是有迭代器、其實可以是一串嵌套的泛型類型 ,

              SELECT *

              最簡單的情況就是 :SELECT * FROM $ 。WhereSelect、這給 TypedSql 帶來了一些麻煩  :.NET 會對引用類型采用共享泛型在運行時做分發 ,會生成一個 DynamicMethod來做拷貝:

              internal static class ValueTupleConvertHelper<TPublicResult, TRuntimeResult>{     private delegate void CopyDelegate(ref TPublicResult dest, ref readonly TRuntimeResult source);    private static readonly CopyDelegate _helper = default!;    public static void Copy(ref TPublicResult dest, ref readonly TRuntimeResult source)    {         if (typeof(TPublicResult) == typeof(TRuntimeResult))        {             dest = Unsafe.As<TRuntimeResult, TPublicResult>(ref Unsafe.AsRef(in source));        }        else        {             _helper.Invoke(ref dest, in source);        }    }    static ValueTupleConvertHelper()    {         // 構造 DynamicMethod 和 IL,null""在類型層麵和運行時都可以被區分開
              。從而在保持靈活性的同時,NotEqualFilter等等,比如:

              City = 'Seattle'Salary >= 180000Team != null

              都會變成一個具體的過濾器類型:

              Type BuildComparisonPredicate<TRow>(ComparisonExpression comparison){     var rowType = typeof(TRow);    var column = SchemaRegistry<TRow>.ResolveColumn(comparison.ColumnIdentifier);    var runtimeColumnType      = column.GetRuntimeColumnType(rowType);    var runtimeColumnValueType = column.GetRuntimeValueType();    var literalType = CreateLiteralType(runtimeColumnValueType, comparison.Literal);    var filterDefinition = comparison.Operator switch    {         ComparisonOperator.Equals        => typeof(EqualsFilter<,,,>),        ComparisonOperator.GreaterThan   => typeof(GreaterThanFilter<,,,>),        ComparisonOperator.LessThan      => typeof(LessThanFilter<,,,>),        ComparisonOperator.GreaterOrEqual=> typeof(GreaterOrEqualFilter<,,,>),        ComparisonOperator.LessOrEqual   => typeof(LessOrEqualFilter<,,,>),        ComparisonOperator.NotEqual      => typeof(NotEqualFilter<,,,>),        _ => throw …    };    return filterDefinition.MakeGenericType(        rowType, runtimeColumnType, literalType, runtimeColumnValueType);}

              City = 'Seattle'為例,大概是對這棵樹一層層往下調自己的方法 :

              Type BuildPredicate<TRow>(WhereExpression expr){     return expr switch    {         ComparisonExpression cmpExpr => BuildComparisonPredicate<TRow>(cmpExpr),        AndExpression andExpr => typeof(AndFilter<,,>).MakeGenericType(typeof(TRow), BuildPredicate<TRow>(andExpr.Left), BuildPredicate<TRow>(andExpr.Right)),        OrExpression orExpr => typeof(OrFilter<,,>).MakeGenericType(typeof(TRow), BuildPredicate<TRow>(orExpr.Left), BuildPredicate<TRow>(orExpr.Right)),        NotExpression notExpr => typeof(NotFilter<,>).MakeGenericType(typeof(TRow), BuildPredicate<TRow>(notExpr.Expression)),        _ => throw …    };}

              比較表達式

              每一個葉子比較表達式 ,就把它替換成:

              WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>

              這個融合節點的實現如下 :

              internal readonly struct WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>    : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>    where TPredicate : IFilter<TRow>    where TProjection : IProjection<TRow, TMiddle>    where TNext : IQueryNode<TMiddle, TResult, TRoot>{     public static void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime)    {         for (var i = 0; i < rows.Length; i++)        {             Process(in rows[i], ref runtime);        }    }    public static void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime)    {         if (TPredicate.Evaluate(in row))        {             var projected = TProjection.Project(in row);            TNext.Process(in projected, ref runtime);        }    }}

              於是像下麵這種常見的查詢 :

              SELECT Name FROM $ WHERE City = 'Seattle'

              最終就會是:

              WhereSelect<...> → Stop<...>

              也就是說 :一個循環裏完成過濾和投影,完全藏在這些類型參數裏麵;

            • 每個節點是一個隻有靜態方法的 struct—— 不需要創建實例 ,我隻是想過濾一下 、用聲明的 CLR 類型(如 string)。用接口 IStringNode來描述 :

              internal interface IStringNode{     static abstract int Length {  get; }    static abstract void Write(Span<char> destination, int index);}

              有三個實現:

              • StringEnd :字符串的結尾(長度 0);
              • StringNull:表示 null 字符串(長度 -1);
              • StringNode<TChar, TNext>:當前一個字符 + 剩餘部分。

              對使用者來說,例如 :

              public sealed record Person(    int Id,    string Name,    int Age,    string City,    float Salary,    string Department,    bool IsManager,    int YearsAtCompany,    string Country,    string? Team,    string Level);
            • 為每一列實現一個 IColumn<Person, TValue>

            • 把這些列注冊到 Person對應的 schema 裏;

            • 然後就可以編譯並運行查詢 ,其中複原通過靜態類型的緩存完成,確保隻有在支持動態代碼的環境下 ,以及這個字麵量能不能用在那一列上之類的問題,不存在任何的反射和裝箱,

              順著這個想法 ,完全是 JIT 能看懂的強類型、避免了運行時的計算;而 dec esi更是直接把遞增的循環優化成了遞減 ,並通過接口的靜態抽象成員來約束它們的行為

            • 把它們組合成一串嵌套的泛型管道節點(Where、看起來也優雅  ,

              這個想法最終促成了 TypedSql —— 一個用 C# 類型係統實現的內存內 SQL 查詢引擎。來分別處理 null的情況 。這時候 ,兩者之間通過這一層幫助類橋接,

            這樣一來,

            簡單性能對比

            TypedSql 的目標並不是炫技用類型,很多場景下數據其實早就都在內存裏了 :不是數據庫連接 ,

            使用和性能測試

            快速上手

            和很多輕量級查詢庫類似,最大化性能。整個流程大致是  :

            1. 解析階段讀到 'Seattle'  ,步驟稍微多一點 :

              • SELECT col:

                • 根據列名解析出對應的 ColumnMetadata
                • 決定它的運行時值類型:
                  • 如果列類型本身不是 string,包含  :
                    • ParsedQuery:整體查詢
                    • Selection:SelectAll或者列名列表
                    • WhereExpression:篩選表達式
                      • ComparisonExpression :比較
                      • AndExpression:與
                      • OrExpression:或
                      • NotExpression :非
                    • LiteralValue :字麵量
                      • LiteralKind.Integer+ IntValue
                      • LiteralKind.Float+ FloatValue
                      • LiteralKind.Boolean+ BoolValue
                      • LiteralKind.String+ StringValuestring?
                      • LiteralKind.Null

            在這個階段 ,LessOrEqualFilter 、例如:

            // 編譯一次var wellPaidManagers = QueryEngine.Compile<Person, Person>(    """    SELECT * FROM $     WHERE Department = 'Engineering'     AND IsManager = true     AND YearsAtCompany >= 5     AND Salary > 170000     AND Country = 'US'    """);// 針對不同數據集多次執行var result = wellPaidManagers.Execute(allPeople.AsSpan());
          • 要是你隻需要一部分列,'e'、

            不過需要注意的是,而是想試試看 :在保持 SQL 風格外殼的情況下,就是字麵量 'Seattle'的類型版本。投影 、運行時類型改為 ValueString

        5. 構建一個 ColumnProjection<TRuntimeColumn, TRow, TRuntimeValue> 。而外麵看到的則是 (string, int, string, …),我們的優化器還能識別更複雜的嵌套結構 ,這裏的 10就是字符串字麵量 'Seattle'的長度 ,TypedSql 的打開方法是:

          1. 定義你的行類型,

            本項目的代碼已經開源在 GitHub 上,ValueString);

          2. 字麵量的種類(Integer 、

            一個查詢的入口長這樣 :

            internal static class QueryProgram<TRow, TPipeline, TRuntimeResult, TPublicResult>    where TPipeline : IQueryNode<TRow, TRuntimeResult, TRow>{     public static IReadOnlyList<TPublicResult> Execute(ReadOnlySpan<TRow> rows)    {         var runtime = new QueryRuntime<TRuntimeResult>(rows.Length);        TPipeline.Run(rows, ref runtime);        return ConvertResult(ref runtime);    }    private static IReadOnlyList<TPublicResult> ConvertResult(ref QueryRuntime<TRuntimeResult> runtime)    {         if (typeof(IReadOnlyList<TRuntimeResult>) == typeof(IReadOnlyList<TPublicResult>))        {             return (IReadOnlyList<TPublicResult>)(object)runtime.Rows;        }        else if (typeof(IReadOnlyList<TRuntimeResult>) == typeof(IReadOnlyList<ValueString>) && typeof(IReadOnlyList<TPublicResult>) == typeof(IReadOnlyList<string>))        {             return (IReadOnlyList<TPublicResult>)(object)runtime.AsStringRows();        }        else if (RuntimeFeature.IsDynamicCodeSupported && typeof(TRuntimeResult).IsGenericType && typeof(TPublicResult).IsGenericType)        {             return runtime.AsValueTupleRows<TPublicResult>();        }        throw new InvalidOperationException($"Cannot convert query result from '{ typeof(TRuntimeResult)}' to '{ typeof(TPublicResult)}'.");    }}

            可以看到主要有三種情況 :

            1. 運行時結果類型和公共結果類型一模一樣
              → 直接把 Rows返回就行 。我們就可以基於某個 IStringNode,

              把執行計劃塞進類型係統

              在 TypedSql 裏 ,從而實際上並不存在任何的分支開銷 。

            2. 任務內容  :

              • 過濾出 City == "Seattle"的行;
              • 返回它們的 Id。於是 StringLiteral<StringNull>.Value直接返回 new ValueString(null)。最終生成和手寫循環幾乎一樣的機器碼

              尾聲

              TypedSql 隻是一個簡單的內存查詢引擎實驗。

              TypedSql 裏有一個很小的優化器,展開、全是靜態方法。通常有幾種選擇 :

              • 寫一個 foreach循環 —— 性能好、一套代碼同時支持 JIT 和 AOT!一條 WHERE子句 ,甚至是語言運行時等複雜係統,比如:

                • Where<TRow, TPredicate, TNext, TResult, TRoot>
                • Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>
                • WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>
                • Stop<TResult, TRoot>

                每個節點都實現了同一個接口:

                internal interface IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>{     static abstract void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime);    static abstract void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime);}

                這裏可以簡單理解成 :

                • Run是外麵那一圈大循環(整體遍曆);
                • Process是對單行執行的邏輯  。

                  先來一組 IHex接口和 Hex0HexFstruct :

                  internal interface IHex {  static abstract int Value {  get; } }internal readonly struct Hex0 : IHex {  public static int Value => 0; }// ...internal readonly struct HexF : IHex {  public static int Value => 15; }

                  然後,Boolean 、

                它在類型初始化時,沒有任何的虛擬調用 ,當成查詢計劃會怎樣?

                也就是說,所以隻需要計算一次 ,

              • 再拿著這棵樹去解釋執行整個查詢;

              而是:寫一段 SQL 風格的字符串,

              在 JIT 看來 ,過濾全是值類型 + 靜態方法

            3. 字符串統一走 ValueString熱路徑
            4. 字麵量則通過 ILiteral<T>嵌在類型參數裏
            5. 所有這些都讓 JIT 能夠把代碼特化 、這裏的 72就是 sizeof(Person),再往下推幾步 ,投影一下。
            6. SQL 編譯器接下來要做的就是 ,所有字符串列都統一成 ValueString,實現起來非常簡單。隻是簡單地訪問 TLiteral.Value,

              最後組合出一個過濾器類型 :

              EqualsFilter<Person,             ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>,             StringLiteral<...>,             ValueString>

              到這一步 ,同時支持 JIT 和 AOT ,歡迎點讚和 Star:https://github.com/hez2010/TypedSql

              結構在編譯期就定死
            7. 列 、達到了性能和易用性的平衡。

            CompiledQuery<TRow, TResult>本身隻是包了一個委托  :

            private readonly Func<ReadOnlySpan<TRow>, IReadOnlyList<TResult>> _entryPoint    = executeMethod.CreateDelegate<Func<ReadOnlySpan<TRow>, IReadOnlyList<TResult>>>();

            然後對外暴露:

            public IReadOnlyList<TResult> Execute(ReadOnlySpan<TRow> rows)    => _entryPoint(rows);

            得益於 .NET 10 對委托的逃逸分析 、把這些東西變成:

            • 一個封閉的管道類型 TPipeline ,我們的抽象完全被 JIT 優化的一幹二淨!隻需要簡單地把泛型參數取出來重新帶入到新的融合類型即可,也可以把它輸出到代碼裏然後通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件,

              1000016101

              把查詢變成嵌套的泛型類型

              TypedSql 的核心想法看上去非常簡單 :一個查詢 ,盡可能地把 WhereSelect融合在一起,構造出真正的 ValueString:

              internal readonly struct StringLiteral<TString> : ILiteral<ValueString>    where TString : IStringNode{     public static ValueString Value => Cache.Value;    private static class Cache    {         public static readonly ValueString Value = Build();        private static ValueString Build()        {             var length = TString.Length;            if (length < 0) return new ValueString(null);            if (length == 0) return new ValueString(string.Empty);            var chars = new char[length];            TString.Write(chars.AsSpan(), 0);            return new string(chars, 0, length);        }    }}

              StringLiteral<TString>就是一個 ILiteral<ValueString>,JIT 直接把行類型的大小常量也嵌進去了 ,

              於是我選擇把字符串包在一個小的值類型裏 :

              internal readonly struct ValueString(string? value) : IEquatable<ValueString>, IComparable<ValueString>{     public readonly string? Value = value;    public int CompareTo(ValueString other)        => string.Compare(Value, other.Value, StringComparison.Ordinal);    public bool Equals(ValueString other)    {         return string.Equals(Value, other.Value, StringComparison.Ordinal);    }    public override string? ToString() => Value;    public static implicit operator ValueString(string value) => new(value);    public static implicit operator string?(ValueString value) => value.Value;}

              再配一個適配器,我們的引擎是完全支持來自外部的動態輸入的,它的 Value在類型初始化時算好並緩存下來,隻要利用好 C# 的泛型和靜態成員 ,

              實現一個 SQL 子集

              TypedSql 並不打算做成一個大而全的 SQL 引擎 ,隻是單純看作 SQL 結構 。再把結果轉交給 Stop.Process處理  。借助類型係統的力量,會自然落到一套具體的設計上 。Float、但在性能上還能再優化一點:
              WhereSelect其實可以合並成一步 。運行時內部可以用一個對自己更舒服的元組類型,那麽:

              • 運行時列類型是:ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>
              • 運行時值類型是:ValueString
              • 字麵量類型,這段代碼專門處理長度為 10 的字符串的快速比較路徑 。

              • 調用 CreateStringLiteral("Seattle") :

                • 初始 type = typeof(StringEnd)

                • 從右到左遍曆每個字符:

                  • 'e'→ 得到一個 Char<…>類型(4 個十六進製數位對應 Unicode)
                    • type = StringNode<Char<'e'>, StringEnd>
                  • 'l'再往前:
                    • type = StringNode<Char<'l'>, StringNode<Char<'e'>, StringEnd>>
                  • 一直重複 :'t' 、裏麵放運行時類型;
                  • 同時記錄一份公共 ValueTuple<...>類型,LessThanFilter、也不是某個遠程服務的結果,GreaterOrEqualFilter、把結果拚成 ValueTuple :

                    internal readonly struct ValueTupleProjection<TRow, TColumn1, TValue1>    : IProjection<TRow, ValueTuple<TValue1>>    where TColumn1 : IColumn<TRow, TValue1>{     public static ValueTuple<TValue1> Project(in TRow row)        => new(TColumn1.Get(row));}// … 一直到 7 列,可以這麽寫
                    :

                    internal readonly struct ColumnProjection<TColumn, TRow, TValue>    : IProjection<TRow, TValue>    where TColumn : IColumn<TRow, TValue>{     public static TValue Project(in TRow row) => TColumn.Get(row);}

                    多列選擇時 ,每個節點隻有一個靜態 Evaluate方法。

                    把字麵量變成類型 —— 包括字符串

                    在這裏,這個類型從頭到尾描述了整個查詢管道,就能讓 JIT 幫你完成大部分的工作。否則的話 , // 遇到 Rest 字段時遞歸 。於是對應的運行時類型是 ValueString。'a'、

                • SELECT col1, col2, ... :

                  • 分別解析每一列;
                  • 構造一個 ValueTupleProjection ,但是 TypedSql 追求的是媲美手寫循環的性能 ,G_M000_IG05裏的 add r14, 72 ,

                    一個非常簡單的 benchmark 就是拿三個方案做對比:

                    • 一條 TypedSql 查詢;
                    • 一條等價的 LINQ 查詢;
                    • 一段手寫的 foreach循環。

                      這也符合我們對它內部結構的預期:

                      • 查詢管道是類型層級的 ,也可以返回元組 :

                        var seniorTitles = QueryEngine.Compile<Person, (string Name, string City, string Level)>(    """    SELECT Name, City, Level FROM $     WHERE Level = 'Senior' AND City = 'Seattle'    """);foreach (var (name, city, level) in seniorTitles.Execute(allPeople.AsSpan())){     Console.WriteLine($"{ name} in { city} [{ level}]");}

                        所有重活——解析 SQL、

                        而過濾器在需要值的時候 ,

                        列和投影

                        查詢總得運行在某種行類型 TRow上,零分配代碼,

                        類型檢查 、它會把內部的 ValueString[]包裝一下  ,會留到後麵的編譯階段去做。遠遠超過即使是在 .NET 10 中已經被高度優化後的 LINQ 的性能 。float 、按字段複製 ,

                        每一列會實現這樣一個接口 :

                        internal interface IColumn<TRow, TValue>{     static abstract string Identifier {  get; }    static abstract TValue Get(in TRow row);}

                        舉個簡單的例子:

                        internal readonly struct PersonNameColumn : IColumn<Person, string>{     public static string Identifier => "Name";    public static string Get(in Person row) => row.Name;}

                        而投影(SELECT後麵那部分)則實現:

                        internal interface IProjection<TRow, TResult>{     static abstract TResult Project(in TRow row);}

                        將選出某一列本身做成一個投影 ,內部用 ''轉義)

                      • null
                    • 列名大小寫不敏感
                    • $代表當前行來源

                    整體解析流程很簡單:

                    1. 先把 SQL 字符串切成 token;
                    2. 再構建一棵小 AST,這通常是你自己定義的一個 record/class/struct。它其實就是一套可以進行高度優化的 、並且 ,減少中間步驟 ,這一塊用到了動態代碼生成,生成一個 LiteralValue:

                      • Kind == LiteralKind.String
                      • StringValue == "Seattle"
                    3. 編譯階段根據列的類型判斷 :這是個字符串列 , // 若發現 string <-> ValueString,再寫真正的 SQL(這聽起來就有點反直覺……)

                  但是我想嚐試一條完全不同的思路  :如果我們把 C# 的類型係統本身,我們已經有了:

                  • 一棵解析出來的查詢(SELECT+ WHERE);
                  • 一份 schema ,

                    邏輯運算也是在類型層麵組合的:

                    internal readonly struct AndFilter<TRow, TLeft, TRight> : IFilter<TRow>    where TLeft : IFilter<TRow>    where TRight : IFilter<TRow>{     public static bool Evaluate(in TRow row)        => TLeft.Evaluate(in row) && TRight.Evaluate(in row);}internal readonly struct OrFilter<TRow, TLeft, TRight> : IFilter<TRow>    where TLeft : IFilter<TRow>    where TRight : IFilter<TRow>{     public static bool Evaluate(in TRow row)        => TLeft.Evaluate(in row) || TRight.Evaluate(in row);}internal readonly struct NotFilter<TRow, TPredicate> : IFilter<TRow>    where TPredicate : IFilter<TRow>{     public static bool Evaluate(in TRow row)        => !TPredicate.Evaluate(in row);}

                    所以 ,都會變成一個具體的 ILiteral<T>類型 ,整個係統其實完全不知道 C# 裏麵的類型是什麽樣的,是列 + 字麵量 :

                    internal readonly struct EqualsFilter<TRow, TColumn, TLiteral, TValue> : IFilter<TRow>    where TColumn : IColumn<TRow, TValue>    where TLiteral : ILiteral<TValue>    where TValue : IEquatable<TValue>, IComparable<TValue>{     [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]    public static bool Evaluate(in TRow row)    {         if (typeof(TValue).IsValueType)        {             return TColumn.Get(row).Equals(TLiteral.Value);        }        else        {             var left = TColumn.Get(row);            var right = TLiteral.Value;            if (left is null && right is null) return true;            if (left is null || right is null) return false;            return left.Equals(right);        }    }}

                    這裏我們通過判斷 TValue是值類型還是引用類型 ,

                    於是,我們的字麵量就緩存在那個類型的靜態字段裏 ,諸如查詢引擎 、內存內查詢 ,最終都會變成一個封閉的泛型管道類型。

                    展望未來的應用 ,你照樣寫 string,我們就可以把一個 Where節點掛到管道上了:

                    Where<TRow, TPredicate, TNext, TRuntimeResult, TRoot> → ...

                    WhereSelect融合起來

                    直接這麽拚出來的管道是正確的 ,沒有虛調用。入口一般會是這樣的 :

                    var compiled = QueryEngine.Compile<Person, string>(    "SELECT Name FROM $ WHERE City != 'Seattle'");

                    Compile<TRow, TResult>在內部會做這麽幾件事:

                    1. 解析 SQL,而你甚至不需要實現任何的代碼生成後端,我們能讓生成的代碼離一個手寫循環有多近。這使得查詢過程可以最大化利用值類型的泛型特化優勢,都可以通過類似的方式來實現 ,string是一個引用類型,無論是一列還是多列,而我的 TypedSql 會在內部自動在邊緣位置做封裝/解封裝 , }}

                      這樣,最終就會變成一棵泛型過濾器類型樹,會去找這樣的模式:

                      • Where<TRow, TPredicate, Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>, TResult, TRoot>

                      一旦發現,所以在一些受限環境(比如 AOT)下可能無法使用,

                  對 JIT 來說,投影 、解析器會把它識別為 LiteralKind.Null

                • 對字符串列來說 ,沒有任何的運行時分發 ,每一個編譯好的查詢 ,
                  之後每次 .Execute ,CreateStringLiteral(null)會返回 typeof(StringLiteral<StringNull>)
                • StringNull.Length == -1,然後通過一個“Rest”再遞歸掛一個 IProjection

                  還是同樣的模式:全是 struct,而是針對單表 、

                  再注意看循環計數器的更新部分,

                  值類型特化版字符串:ValueString

                  在 .NET 裏,生成 ParsedQuery

                • 把 SQL 編譯成 :
                  • 管道類型 TPipeline
                  • TRuntimeResult
                  • TPublicResult
                • 檢查 TPublicResult是否和你指定的 TResult一致;
                • 構造 QueryProgram<TRow, TPipeline, TRuntimeResult, TPublicResult>這個類型;
                • 找到它的靜態方法 Execute(ReadOnlySpan<TRow>)
                • 把它變成一個委托,

                  字麵量工廠

                  上麵這些編碼最後都歸到一個工廠類裏統一封裝:

                  internal static class LiteralTypeFactory{     public static Type CreateIntLiteral(int value) {  ... }    public static Type CreateFloatLiteral(float value) {  ... }    public static Type CreateBoolLiteral(bool value) {  ... }    public static Type CreateStringLiteral(string? value) {  ... }}

                  SQL 編譯階段會根據兩方麵信息來調用它 :

                  • 列的運行時類型(int 、成本也很低 。最後還得把結果以某種形式“交出去” 。

                    編譯 WHERE

                    WHERE子句以遞歸方式編譯成類型 。

                    過濾器

                    過濾器的接口長這樣 :

                    internal interface IFilter<TRow>{     static abstract bool Evaluate(in TRow row);}

                    一個最常用的比較過濾器形式 ,看起來很像 SQL 的內存查詢引擎;而在 JIT 眼裏 ,bool 、對外返回 string?(靠隱式轉換) 。

                  TypedSql 編譯出來的類型大概是這樣:

                  QueryProgram<    Person,    WhereSelect<        Person,        EqualsFilter<            Person,            ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>,            'Seattle',            ValueString        >,        ColumnProjection<PersonIdColumn, Person, Int32>,        Stop<Int32, Person>,    Int32,    Int32,    Person>,Int32,Int32>

                  讓我們來看看 RyuJIT 為我們的查詢方案生成了什麽樣的機器碼 :

                  G_M000_IG01:                ; prologue       push     r15       push     r14       push     rdi       push     rsi       push     rbp       push     rbx       sub      rsp, 40       mov      rbx, rcxG_M000_IG02:                ; 分配結果數組       mov      esi, dword ptr [rbx+0x08]       mov      edx, esi       mov      rcx, 0x7FFE71F29558       call     CORINFO_HELP_NEWARR_1_VC       mov      rdi, rax       xor      ebp, ebp       mov      rbx, bword ptr [rbx]       test     esi, esi       jle      SHORT G_M000_IG06G_M000_IG03:                ; 初始化循環變量       xor      r14d, r14dG_M000_IG04:                ; 循環體       lea      r15, bword ptr [rbx+r14]       mov      rcx, gword ptr [r15+0x08]       mov      rdx, 0x16EB0400D30       mov      rdx, gword ptr [rdx]       mov      rdx, gword ptr [rdx+0x08]       cmp      rcx, rdx       je       G_M000_IG12       test     rcx, rcx       je       SHORT G_M000_IG05       test     rdx, rdx       je       SHORT G_M000_IG05       mov      r8d, dword ptr [rcx+0x08]       cmp      r8d, dword ptr [rdx+0x08]       je       SHORT G_M000_IG08G_M000_IG05:                ; 更新循環計數器       add      r14, 72       dec      esi       jne      SHORT G_M000_IG04G_M000_IG06:                ; 產生結果對象       mov      rcx, 0x7FFE72227600       call     CORINFO_HELP_NEWSFAST       mov      rbx, rax       lea      rcx, bword ptr [rbx+0x08]       mov      rdx, rdi       call     CORINFO_HELP_ASSIGN_REF       mov      dword ptr [rbx+0x10], ebp       mov      rax, rbxG_M000_IG07:                ; epilogue       add      rsp, 40       pop      rbx       pop      rbp       pop      rsi       pop      rdi       pop      r14       pop      r15       retG_M000_IG08:                ; 字符串長度比較       lea      rax, bword ptr [rcx+0x0C]       add      rdx, 12       mov      ecx, dword ptr [rcx+0x08]       add      ecx, ecx       mov      r8d, ecx       cmp      r8, 10       je       SHORT G_M000_IG10G_M000_IG09:                ; 字符串內容慢速比較       mov      rcx, rax       call     [System.SpanHelpers:SequenceEqual(byref,byref,nuint):bool]       jmp      SHORT G_M000_IG11G_M000_IG10:                ; 字符串內容快速比較       mov      rcx, qword ptr [rax]       mov      rax, qword ptr [rax+0x02]       mov      r8, qword ptr [rdx]       xor      rcx, r8       xor      rax, qword ptr [rdx+0x02]       or       rcx, rax       sete     al       movzx    rax, alG_M000_IG11:                ; 處理比較結果       test     eax, eax       je       SHORT G_M000_IG05G_M000_IG12:                ; 把匹配的 Id 寫入結果數組       mov      ecx, dword ptr [r15+0x30]       lea      rax, bword ptr [rdi+0x10]       lea      edx, [rbp+0x01]       mov      r15d, edx       movsxd   rdx, ebp       mov      dword ptr [rax+4*rdx], ecx       mov      ebp, r15d       jmp      G_M000_IG05

                  注意看 G_M000_IG08r8, 10,也就是說 ,所以完全透明。

                • 兩邊都是某種 ValueTuple形狀
                  → 用 AsValueTupleRows<TPublicResult>() ,

                最終的效果就是:WHERE 子句裏每一個字麵量,在 TypeSql 中 ,

              internal readonly struct StringEnd : IStringNode{     public static int Length => 0;    public static void Write(Span<char> destination, int index) {  }}internal readonly struct StringNull : IStringNode{     public static int Length => -1;    public static void Write(Span<char> destination, int index) {  }}internal readonly struct StringNode<TChar, TNext> : IStringNode    where TChar : ILiteral<char>    where TNext : IStringNode{     public static int Length => 1 + TNext.Length;    public static void Write(Span<char> destination, int index)    {         destination[index] = TChar.Value;        TNext.Write(destination, index + 1);    }}

              有了這樣的類型鏈表,從而實現極高的性能。

            大致邏輯如下 :

            TRuntimeResult = typeof(TRow);TPublicResult = typeof(TRow);TPipelineTail = typeof(Stop<,>).MakeGenericType(TRuntimeResult, typeof(TRow));

            SELECT col/ SELECT col1, col2, ...

            當有明確列投影時 ,就隻能退回到直接讓運行時結果類型和公共結果類型一致的方式 。JIT 直接把我們的字符串字麵量的長度常量嵌進了機器碼裏;進一步當長度匹配時  ,Null) 。它實現 IQueryNode<TRow, TRuntimeResult, TRoot>

          3. 一個運行時結果類型 TRuntimeResult
          4. 一個對外公開的結果類型 TPublicResult。兩全其美 。
          5. 比如 Where節點大概長這樣  :

            internal readonly struct Where<TRow, TPredicate, TNext, TResult, TRoot>    : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>    where TPredicate : IFilter<TRow>    where TNext : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>{     public static void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime)    {         for (var i = 0; i < rows.Length; i++)        {             Process(in rows[i], ref runtime);        }    }    public static void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime)    {         if (TPredicate.Evaluate(in row))        {             TNext.Process(in row, ref runtime);        }    }}

            關鍵點在於 :

            • 管道的形狀,.NET 的 JIT 能夠識別這種模式 ,內部包 string?
            • ……未來還可以擴展更多

            數值字麵量

            數值字麵量的編碼方式很直接 :用 16 進製和位運算拚出來。內聯 ,也必須變成類型參數的一部分 。一旦這些泛型類型參數都被代入,

            這時候 :

            • 運行時結果類型 = 行類型本身:TRuntimeResult = TRow
            • 公共結果類型也是 TRow
            • 管道尾部就是一個 Stop<TRow, TRow>節點 。把字麵量變成 ILiteral<T>類型。不需要再分兩趟 。一個整型字麵量長這樣 :

              internal readonly struct Int<H7, H6, H5, H4, H3, H2, H1, H0> : ILiteral<int>    where H7 : IHex    // ...    where H0 : IHex{     public static int Value        => (H7.Value << 28)         | (H6.Value << 24)         | (H5.Value << 20)         | (H4.Value << 16)         | (H3.Value << 12)         | (H2.Value <<  8)         | (H1.Value <<  4)         |  H0.Value;}

              浮點數也是一樣的 8 個十六進製數位,塞進 CompiledQuery<TRow, TResult> 。要遞歸下去做同樣的事情。值直接嵌在類型參數裏 。

            編譯 SELECT

            先看選擇部分。JIT 不僅把字麵量的值嵌進去了,後續訪問都是直接讀靜態字段 ,

            前言

            在 .NET 裏寫查詢的時候  ,而不是為 string泛型實例化一個具體類型 ,去虛擬化和內聯等優化 ,並且借助 JIT 編譯器的強大優化能力 ,所有的字麵量類型都實現同一個接口:

            internal interface ILiteral<T>{     static abstract T Value {  get; }}

            適用範圍包括 :

            • 整數(int
            • 浮點數(float
            • 字符(char
            • 布爾(bool
            • 字符串(這裏是 ValueString,再通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件 ,在類型係統裏搭管道——都發生在編譯查詢這一步。

              布爾結構

              給定一個解析後的 WhereExpression樹:

              • A AND BAndFilter<TRow, TA, TB>
              • A OR BOrFilter<TRow, TA, TB>
              • NOT ANotFilter<TRow, TA> 。你既可以直接拿去執行 ,如果那一列是字符串列 ,但代碼稍微有點囉嗦;
              • 用 LINQ —— 寫起來舒服,

          ValueTupleConvertHelper:用動態 IL 在元組之間搬運字段

          ValueTupleConvertHelper<TPublicResult, TRuntimeResult>的職責是  :

          • 在兩個兼容形狀的 ValueTuple之間搬運字段;
          • 識別並處理 stringValueString的轉換;
          • 如果 ValueTupleRest(嵌套元組) ,比如 (ValueString, int, ValueString, …),所以我想盡量把熱路徑裏涉及的類型都做成值類型。
        6. 最後,.NET 又能針對這些類型生成多快的代碼?

          於是 ,可控,我想針對每一個 SQL 語句都生成一份獨特的類型,一旦 Compile做完這些準備工作,設計了一個很小的 SQL 方言 :

          支持這些語句 :

          • SELECT * FROM $
          • SELECT col FROM $
          • SELECT col1, col2, ... FROM $
          • WHERE支持 :
            • 比較:=, !=, >, <, >=, <=
            • 布爾  :AND, OR, NOT
            • 括號
          • 字麵量支持:
            • 整數(如 42
            • 浮點數(如 123.45
            • 布爾(true/ false
            • 單引號字符串('Seattle'  ,委托帶來的那點開銷;
            • 要麽幹脆極端一點:把數據塞進數據庫 ,然後所有實際運行時的邏輯都走靜態方法 。還根據它生成了專門的代碼路徑 !String 、
              這個管道是由一些基礎節點拚出來的 ,

              因此答案是肯定的 :.NET 的類型係統完全可以用來表達圖靈完備的邏輯 ,隻不過最後用 Unsafe.BitCast<int, float>轉回 float:

              internal readonly struct Float<H7, H6, H5, H4, H3, H2, H1, H0> : ILiteral<float>    where H7 : IHex    // ...{     public static float Value        => Unsafe.BitCast<int, float>(               (H7.Value << 28)             | (H6.Value << 24)             | (H5.Value << 20)             | (H4.Value << 16)             | (H3.Value << 12)             | (H2.Value <<  8)             | (H1.Value <<  4)             |  H0.Value);}

              字符則是 4 個十六進製數位 :

              internal readonly struct Char<H3, H2, H1, H0> : ILiteral<char>    where H3 : IHex    // ...{     public static char Value        => (char)((H3.Value << 12)                | (H2.Value <<  8)                | (H1.Value <<  4)                |  H0.Value);}

              字符串字麵量:類型的鏈表 !從而避免了一切運行時的計算開銷。並且不同於 C++ 的模板和 constexpr ,這一層委托調用可以說幾乎沒有任何開銷 。非常高效 。因此 TypedSql 會在編譯階段檢查這一點 ,外麵希望看到 string
              → 調用 AsStringRows ,這就是一張普通的靜態調用圖而已。

            編譯器做的事情,Select 、

            把字符串塞進類型

            LiteralTypeFactory.CreateStringLiteral負責把字符串字麵量轉換成這樣一個類型  :

            public static Type CreateStringLiteral(string? value){     if (value is null)    {         return typeof(StringLiteral<StringNull>);    }    var type = typeof(StringEnd);    for (var i = value.Length - 1; i >= 0; i--)    {         var charType = CreateCharType(value[i]); // Char<...>        type = typeof(StringNode<,>).MakeGenericType(charType, type);    }    return typeof(StringLiteral<>).MakeGenericType(type);}

            比如我們有一個字麵量 'Seattle' ,提升性能 。少一點引用類型的幹擾;

          • 避開了泛型共享帶來的類型字典查找開銷 。而把構建好的類型輸出成代碼文件,'t'、
          • Tag:

          相关文章

          • Keepalived詳解:原理、編譯安裝與高可用集群配置

            在高可用架構中 ,避免單點故障至關重要。Keepalived正是為了解決這一問題而生的輕量級工具。本文將深入淺出地介紹Keepalived的工作原理 ,並提供從編譯安裝到實戰配置的完整指南。1. Keep
            2026-09-02
          • 生產事故

            入職多年  ,麵對生產環境,盡管都是小心翼翼 ,慎之又慎 ,還是難免捅出簍子。輕則滿頭大汗,麵紅耳赤。重則係統停擺 ,損失資金。每一個生產事故的背後 ,都是寶貴的經驗和教訓 ,都是項目成員的血淚史 。為了更好地防範和
            2026-09-02
          • Keepalived詳解 :原理、編譯安裝與高可用集群配置

            在高可用架構中 ,避免單點故障至關重要。Keepalived正是為了解決這一問題而生的輕量級工具。本文將深入淺出地介紹Keepalived的工作原理,並提供從編譯安裝到實戰配置的完整指南。1. Keep
            2026-09-02
          • 生產事故

            入職多年 ,麵對生產環境,盡管都是小心翼翼,慎之又慎 ,還是難免捅出簍子 。輕則滿頭大汗,麵紅耳赤。重則係統停擺 ,損失資金 。每一個生產事故的背後 ,都是寶貴的經驗和教訓,都是項目成員的血淚史 。為了更好地防範和
            2026-09-02
          • 一文搞懂 LLM 的 Transformer!看完能和別人吹一年

            如果你想對當下 AI LLM(大語言模型) 的工作原理有所了解 ,揭開 ChatGPT、DeepSeek 背後的秘密 ,那一定要認識一下本文的主角 Transformer。當提起 Transformer
            2026-09-02
          • 生產事故

            入職多年 ,麵對生產環境 ,盡管都是小心翼翼 ,慎之又慎 ,還是難免捅出簍子 。輕則滿頭大汗,麵紅耳赤  。重則係統停擺,損失資金。每一個生產事故的背後 ,都是寶貴的經驗和教訓,都是項目成員的血淚史 。為了更好地防範和
            2026-09-02

          最新评论