openGauss源码解析（90）

openGauss源码解析：SQL引擎源解析（5）

6.2.3 语义分析

语义分析模块在词法分析和语法分析之后执行，用于检查SQL命令是否符合语义规定，能否正确执行。负责语义分析的是parse_analyze函数，位于analyze.cpp下。parse_analyze会根据词法分析和语法分析得到的语法树，生成一个ParseState结构体用于记录语义分析的状态，再调用transformStmt函数，根据不同的命令类型进行相应的处理，最后生成查询树。

ParseState保存了许多语义分析的中间信息，如原始SQL命令、范围表、连接表达式、原始WINDOW子句、FOR UPDATE/FOR SHARE子句等。该结构体在语义分析入口函数parse_analyze下被初始化，在transformStmt函数下根据不同的Stmt存储不同的中间信息，完成语义分析后再被释放。ParseState结构如下。

struct ParseState {

struct ParseState* parentParseState; // 指向外层查询

const char* p_sourcetext; // 原始SQL命令

List* p_rtable; // 范围表

List* p_joinexprs; // 连接表达式

List* p_joinlist; // 连接项

List* p_relnamespace; // 表名集合

List* p_varnamespace; // 属性名集合

bool p_lateral_active;

List* p_ctenamespace; // 公共表达式名集合

List* p_future_ctes; // 不在p_ctenamespace中的公共表达式

CommonTableExpr* p_parent_cte;

List* p_windowdefs; // WINDOW子句的原始定义

int p_next_resno; // 下一个分配给目标属性的资源号

List* p_locking_clause; // 原始的FOR UPDATE/FOR SHARE信息

Node* p_value_substitute;

bool p_hasAggs; // 是否有聚集函数

bool p_hasWindowFuncs; // 是否有窗口函数

bool p_hasSubLinks; // 是否有子链接

bool p_hasModifyingCTE;

bool p_is_insert; // 是否为INSERT语句

bool p_locked_from_parent;

bool p_resolve_unknowns;

bool p_hasSynonyms;

Relation p_target_relation; // 目标表

RangeTblEntry* p_target_rangetblentry; // 目标表在RangeTable对应的项

……

};

在语义分析过程中，语法树parseTree使用Node节点进行包装。Node结构只有一个类型为NodeTag枚举变量的字段，用于识别不同的处理情况。比如SelectStmt 对应的NodeTag值为T_SelectStmt。Node结构如下。

typedef struct Node {

NodeTag type;

} Node;

transformStmt函数会根据NodeTag的值，将语法树转化为不同的Stmt结构体，调用对应的语义分析函数进行处理。openGauss在语义分析阶段处理的NodeTag情况有九种，详细请参考表6-4。

表6-4 NodeTag情况说明

NodeTag	语义分析函数	说明
T_InsertStmt	transformInsertStmt	处理INSERT语句的语义
T_DeleteStmt	transformDeleteStmt	处理DELETE语句的语义
T_UpdateStmt	transformUpdateStmt	处理UPDATE语句的语义
T_MergeStmt	transformMergeStmt	处理MERGE语句的语义
T_SelectStmt	transformSelectStmt	处理基本SELCET语句的语义
	transformValuesClause	处理SELCET VALUE语句的语义
	transformSetOperationStmt	处理带有UNION、INTERSECT、EXCEPT的SELECT语句的语义
T_DeclareCursorStmt	transformDeclareCursorStmt	处理DECLARE语句的语义
T_ExplainStmt	transformExplainStmt	处理EXPLAIN语句的语义
T_CreateTableAsStmt	transformCreateTableAsStmt	处理CREATE TABLE AS，SELECT INTO和CREATE MATERIALIZED VIEW等语句的语义
其他	--	作为UTILITY类型处理，直接在分析树上封装Query返回

以处理基本SELECT命令的transformSelectStmt函数为例，其处理流程如下。

（1） 创建一个新的Query节点，设置commandType为CMD_SELECT。

（2） 检查SelectStmt是否存在WITH子句，存在则调用transformWithClause处理。

（3） 调用transformFromClause函数处理FROM子句。

（4） 调用transformTargetList函数处理目标属性。

（5） 若存在操作符“+”则调用transformOperatorPlus转为外连接。

（6） 调用transformWhereClause函数处理WHERE子句和HAVING子句。

（7） 调用transformSortClause函数处理ORDER BY子句。

（8） 调用transformGroupClause函数处理GROUP BY子句。

（9） 调用transformDistinctClause函数或者transformDistinctOnClause函数处理DISTINCT子句。

（10） 调用transformLimitClause函数处理LIMIT和OFFSET子句。

（11） 调用transformWindowDefinitions函数处理WINDOWS子句。

（12） 调用resolveTargetListUnknowns函数将其他未知类型作为text处理。

（13） 调用transformLockingClause函数处理FOR UPDATE子句。

（14） 处理其他情况，如insert语句、foreign table等。

（15） 返回查询树。

下面对FROM子句、目标属性、WHERE子句的语义分析过程进行说明，SELECT语句的其他部分语义分析方式与此类似，不做赘述。

处理目标属性的入口函数是transformTargetList，函数的传参包括结构体ParseState和目标属性链表targetlist。transformTargetList会调用transformTargetEntry来处理语法树下目标属性的每一个ListCell，最终将语法树ResTarget结构体的链表转换为查询树TargetEntry结构体的链表，每一个TargetEntry表示查询树的一个目标属性。

TargetEntry结构如下。其中resno保存目标属性的编号（从1开始计数），resname保存属性名，resorigtbl和resorigcol分别保存目标属性源表的OID和编号。

typedef struct TargetEntry {

Expr xpr;

Expr* expr; // 需要计算的表达式

AttrNumber resno; // 属性编号

char* resname; // 属性名

Index ressortgroupref; // 被ORDER BY和GROUP BY子句引用时为正值

Oid resorigtbl; // 属性所属源表的OID

AttrNumber resorigcol; // 属性在源表中的编号

bool resjunk; // 如果为true，则在输出结果时去除

} TargetEntry;

FROM子句由transformFromClause函数进行处理，最后生成范围表。该函数的主要传参除了结构体ParseState，还包括分析树SelectStmt的fromClause字段。fromClause是List结构，由FROM子句中的表、视图、子查询、函数、连接表达式等构成，由transformFromClauseItem函数进行检查和处理。

Node* transformFromClauseItem(……)

{

if (IsA(n, RangeVar)) {

……

} else if (IsA(n, RangeSubselect)) {

……

} else if (IsA(n, RangeFunction)) {

……

} else if (IsA(n, RangeTableSample)) {

……

} else if (IsA(n, JoinExpr)) {

……

} else

……

return NULL;

}

transformFromClauseItem会根据fromClause字段的每个Node生成一个或多个RangeTblEntry结构，加入ParseState的p_rtable字段指向的链表中，最终生成查询树的rtable字段也会指向该链表。RangeTblEntry结构如下。

typedef struct RangeTblEntry {

NodeTag type;

RTEKind rtekind; // RTE的类型

……

Oid relid; // 表的OID

Oid partitionOid; // 如果是分区表，记录分区表的OID

bool isContainPartition; // 是否含有分区表

Oid refSynOid;

List* partid_list;

char relkind; // 表的类型

bool isResultRel;

TableSampleClause* tablesample; // 对表基于采样进行查询的子句

bool ispartrel; // 是否为分区表

bool ignoreResetRelid;

Query* subquery; // 子查询语句

bool security_barrier; // 是否为security_barrier视图的子查询

JoinType jointype; // 连接类型

List* joinaliasvars; // 连接结果中属性的别名

Node* funcexpr; // 函数调用的表达式树

List* funccoltypes; // 函数返回记录中属性类型的OID列表

List* funccoltypmods; // 函数返回记录中属性类型的typmods列表

List* funccolcollations; // 函数返回记录中属性类型的collation OID列表

List* values_lists; // VALUES表达式列表

List* values_collations; // VALUES属性类型的collation OID列表

……

} RangeTblEntry;

处理WHERE子句的入口函数是transformWhereClause，该函数调用transformExpr将分析树SelectStmt下whereClause字段表示的WHERE子句转换为一颗表达式树，然后将ParseState的p_joinlist所指向的链表和从WHERE子句得到的表达式树包装成FromExpr结构，存入查询树的jointree。

typedef struct FromExpr {

NodeTag type;

List* fromlist; // 子连接链表

Node* quals; // 表达式树

} FromExpr;

transformStmt函数完成语义分析后会返回查询树。一条SQL语句的每个子句的语义分析结果会保存在Query的对应字段中，比如targetList存储目标属性语义分析结果，rtable存储FROM子句生成的范围表，jointree的quals字段存储WHERE子句语义分析的表达式树。查询树结构体定义如下。

typedef struct Query {

NodeTag type;

CmdType commandType; // 命令类型

QuerySource querySource; // 查询来源

uint64 queryId; // 查询树的标识符

bool canSetTag; // 如果是原始查询，则为false；如果是查询重写或者查询规划新增，则为true

Node* utilityStmt; // 定义游标或者不可优化的查询语句

int resultRelation; // 结果关系

bool hasAggs; // 目标属性或HAVING子句中是否有聚集函数

bool hasWindowFuncs; // 目标属性中是否有窗口函数

bool hasSubLinks; // 是否有子查询

bool hasDistinctOn; // 是否有DISTINCT子句

bool hasRecursive; // 公共表达式是否允许递归

bool hasModifyingCTE; // WITH子句是否包含INSERT/UPDATE/DELETE

bool hasForUpdate; // 是否有FOR UPDATE或FOR SHARE子句

bool hasRowSecurity; // 重写是否应用行级访问控制

bool hasSynonyms; // 范围表是否有同义词

List* cteList; // WITH子句，用于公共表达式

List* rtable; // 范围表

FromExpr* jointree; // 连接树，描述FROM和WHERE子句出现的连接

List* targetList; // 目标属性

List* starStart; // 对应于ParseState结构体的p_star_start

List* starEnd; // 对应于ParseState结构体的p_star_end

List* starOnly; // 对应于ParseState结构体的p_star_only

List* returningList; // RETURNING子句

List* groupClause; // GROUP子句

List* groupingSets; // 分组集

Node* havingQual; // HAVING子句

List* windowClause; // WINDOW子句

List* distinctClause; // DISTINCT子句

List* sortClause; // ORDER子句

Node* limitOffset; // OFFSET子句

Node* limitCount; // LIMIT子句

List* rowMarks; // 行标记链表

Node* setOperations; // 集合操作

List *constraintDeps;

HintState* hintState;

……

} Query;