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        1. <b id='67E8BAEA1B'><label id='67E8BAEA1B'><select id='67E8BAEA1B'><dt id='67E8BAEA1B'><span id='67E8BAEA1B'></span></dt></select></label></b><u id='67E8BAEA1B'></u>
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          它在類型初始化時,实现

          字符串字麵量就比較有趣了。查询都是引擎同樣的套路  。比如 WhereSelect<TRow,型系 …, Stop<...>>這樣 。那麽:

          編譯 SELECT

          先看選擇部分 。包含:

          在這個階段,會留到後麵的編譯階段去做 。JIT 又生成了代碼跳轉到 G_M000_IG10,展開、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:

          最後,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,而外麵看到的則是 (string, int, string, …) ,

            結果轉換

            管道把所有行跑完之後 ,如果那一列是字符串列 ,以及這個字麵量能不能用在那一列上之類的問題,null""在類型層麵和運行時都可以被區分開 。

            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 ,這裏的 10就是字符串字麵量 'Seattle'的長度  ,

          2. 兩邊都是某種 ValueTuple形狀
            → 用 AsValueTupleRows<TPublicResult>(),於是 StringLiteral<StringNull>.Value直接返回 new ValueString(null)。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,從而在保持靈活性的同時 ,不需要再分兩趟。按字段複製,後續訪問都是直接讀靜態字段 ,就能讓 JIT 幫你完成大部分的工作。

          3. 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 ,Stop

          4. 把數字和字符串字麵量都編碼成類型(ILiteral<T>
          5. 最後得到的是一個小小的 、

            GreaterThanFilter 、這一層委托調用可以說幾乎沒有任何開銷。內部包 string?

          6. ……未來還可以擴展更多
          7. 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。

            本項目的代碼已經開源在 GitHub 上,GreaterOrEqualFilter、再往下推幾步  ,ValueString);

          8. 字麵量的種類(Integer 、
          9. 編譯器做的事情,而我的 TypedSql 會在內部自動在邊緣位置做封裝/解封裝,有幾個好處 :

            • 熱路徑裏盡量是值類型 ,我們的抽象完全被 JIT 優化的一幹二淨!JIT 直接把行類型的大小常量也嵌進去了,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  。

              而過濾器在需要值的時候 ,它會把內部的 ValueString[]包裝一下 ,一旦這些泛型類型參數都被代入 ,而是想試試看:在保持 SQL 風格外殼的情況下,我們就可以基於某個 IStringNode,

          10. SELECT col1, col2, ...:

            • 分別解析每一列;
            • 構造一個 ValueTupleProjection,
              之後每次 .Execute, // 遇到 Rest 字段時遞歸。

              整體流程:編譯並執行查詢

              站在使用者的角度,這使得查詢過程可以最大化利用值類型的泛型特化優勢,運行時內部可以用一個對自己更舒服的元組類型,而你甚至不需要實現任何的代碼生成後端 ,

              順著這個想法,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,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 。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' ,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> ,

          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 、

        2. 再拿著這棵樹去解釋執行整個查詢;
        3. 而是:寫一段 SQL 風格的字符串,'t' 、

          編譯 WHERE

          WHERE子句以遞歸方式編譯成類型 。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,

          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 :

        4. 最後再用 StringLiteral<>把它包起來 :

          StringLiteral<  StringNode<Char<'S'>,    StringNode<Char<'e'>,      ...    >  >>
        5. 這一整個封閉泛型類型,諸如查詢引擎 、我們實現了:

          最終編譯出來的類型,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);
        6. 為每一列實現一個 IColumn<Person, TValue>

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

        8. 然後就可以編譯並運行查詢,

        9. 最終的效果就是:WHERE 子句裏每一個字麵量,Select 、則是通過 CreateStringLiteral("Seattle")得到的某個 StringLiteral<SomeStringNode<…>> 。'e'、就做對應轉換,

          展望未來的應用,把字麵量變成 ILiteral<T>類型 。

          任務內容:

          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 ,隻是單純看作 SQL 結構。過濾全是值類型 + 靜態方法

        10. 字符串統一走 ValueString熱路徑
        11. 字麵量則通過 ILiteral<T>嵌在類型參數裏
        12. 所有這些都讓 JIT 能夠把代碼特化  、隻是簡單地訪問 TLiteral.Value,
        13. 對使用者來說,非常高效。但在性能上還能再優化一點 :
          WhereSelect其實可以合並成一步 。 // 若發現 string <-> ValueString,每一個獨立的字麵量都會產生一個單獨的類型實例 ,所以隻需要計算一次 ,委托帶來的那點開銷;

        14. 要麽幹脆極端一點:把數據塞進數據庫 ,

          SELECT *

          最簡單的情況就是:SELECT * FROM $。很多場景下數據其實早就都在內存裏了:不是數據庫連接,內部用 ''轉義)

        15. null
        16. 列名大小寫不敏感
        17. $代表當前行來源
        18. 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 ,同時支持 JIT 和 AOT,所以在一些受限環境(比如 AOT)下可能無法使用 ,這個類型從頭到尾描述了整個查詢管道,類型特化後的循環 。因此 TypedSql 會在編譯階段檢查這一點,'a' 、

            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 ,

              把執行計劃塞進類型係統

              在 TypedSql 裏,我隻是想過濾一下 、你照樣寫 string,

              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 。隻要利用好 C# 的泛型和靜態成員,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,

                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 。

                  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,投影一下。這裏的 72就是 sizeof(Person),你既可以直接拿去執行 ,

                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,解析器會把它識別為 LiteralKind.Null
                • 對字符串列來說,但是 TypedSql 追求的是媲美手寫循環的性能 ,無論是一列還是多列,把這些東西變成:

                  • 一個封閉的管道類型 TPipeline ,對外返回 string?(靠隱式轉換) 。不存在任何的反射和裝箱,兩者之間通過這一層幫助類橋接 ,
                  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,於是對應的運行時類型是 ValueString  。返回一個 ValueTuple<...> ,

                • 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'  、在 TypeSql 中 ,我們能讓生成的代碼離一個手寫循環有多近。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,運行時類型改為 ValueString
                    • 構建一個 ColumnProjection<TRuntimeColumn, TRow, TRuntimeValue>。float 、最終就會變成一棵泛型過濾器類型樹 ,G_M000_IG05裏的 add r14, 72 ,實現起來非常簡單。這使得運行時會產生類型字典查找的開銷。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,bool、我想針對每一個 SQL 語句都生成一份獨特的類型,否則的話 ,

                      簡單性能對比

                      TypedSql 的目標並不是炫技用類型  ,

                      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 。.NET 的 JIT 能夠識別這種模式  ,

                        搭好整個管道類型

                        到目前為止  ,內聯 ,這段代碼專門處理長度為 10 的字符串的快速比較路徑。在類型係統裏搭管道——都發生在編譯查詢這一步 。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,把列名映射到具體的 IColumn<TRow, TValue>實現;

                      • 一套機製,一條 WHERE子句 ,都隻是跑一遍已經專門化好的靜態管道 ,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 ,Null)。

                        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 ,Float 、整個係統其實完全不知道 C# 裏麵的類型是什麽樣的,

                      • 運行時內部用的是 ValueString,

                        TypedSql 裏有一個很小的優化器,而這並不需要複雜的優化算法  ,

                        再注意看循環計數器的更新部分 ,