freecplus框架-PostgreSQL数据库操作
2020-04-07 12:13
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一、源代码说明
freecplus是一个Linux系统下的C/C++开源框架，源代码请前往C语言技术网(www.freecplus.net)下载。
本文介绍的是freecplus框架中采用connection和sqlstatement类操作PostgreSQL数据库。
类的声明文件是freecplus/db/postgresql/_postgresql.h。
类的定义文件是freecplus/db/postgresql/_postgresql.cpp。
示例程序位于freecplus/db/postgresql目录中。
编译规则文件是freecplus/db/postgresql/makefile。
二、概述
本文不会介绍PostgreSQL数据库、SQL语言和C/C++的基础知识，您应该是一个职业的C/C++程序员，在阅读本文之前，您已经掌握了PostgreSQL数据库和SQL语言的基础知识。
freecplus框架把PostgreSQL提供的库函数封装成了connection和sqlstatement类，采用封装后的类操作PostgreSQL数据库，代码简洁优雅，性能卓越。
接下来我先列出connection和sqlstatement类的声明，然后通过流程图和示例程序介绍它位的用法。
三、connection类
PostgreSQL数据库连接connection类的声明（程序员不必关心的私有成员和数据结构未列出）：
// PostgreSQL数据库连接池类。
class connection
{
public:
int m_state; // 与数据库的连接状态，0-未连接，1-已连接。
CDA_DEF m_cda; // 数据库操作的结果或最后一次执行SQL语句的结果。
char m_sql[10241]; // SQL语句的文本，最长不能超过10240字节。
connection(); // 构造函数。
~connection(); // 析构函数。
// 登录数据库。
// connstr：数据库的登录参数，格式："host= user= password= dbname= port=",
// 例如："host=172.16.0.15 user=qxidc password=qxidcpwd dbname=qxidcdb port=5432"
// username-登录的用户名，password-登录的密码，dbname-缺省数据库，port-mysql服务的端口。
// charset：数据库的字符集，如"gbk"，必须与数据库保持一致，否则会出现中文乱码的情况。
// autocommitopt：是否启用自动提交，0-不启用，1-启用，缺省是不启用。
// 返回值：0-成功，其它失败，失败的代码在m_cda.rc中，失败的描述在m_cda.message中。
int connecttodb(char *connstr,char *charset,unsigned int autocommitopt=0);
// 提交事务。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
int commit();
// 回滚事务。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
int rollback();
// 断开与数据库的连接。
// 注意，断开与数据库的连接时，全部未提交的事务自动回滚。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
int disconnect();
// 执行SQL语句。
// 如果SQL语句不需要绑定输入和输出变量（无绑定变量、非查询语句），可以直接用此方法执行。
// 参数说明：这是一个可变参数，用法与printf函数相同。
// 返回值：0-成功，其它失败，失败的代码在m_cda.rc中，失败的描述在m_cda.message中，
// 如果成功的执行了非查询语句，在m_cda.rpc中保存了本次执行SQL影响记录的行数。
// 程序员必须检查execute方法的返回值。
// 在connection类中提供了execute方法，是为了方便程序员，在该方法中，也是用sqlstatement类来完成功能。
int execute(const char *fmt,...);
};
四、sqlstatement类
PostgreSQL数据库的SQL语句操作sqlstatement类的声明（程序员不必关心的私有成员和数据结构未列出）：
// 操作SQL语句类。
class sqlstatement
{
public:
int m_state; // 与数据库连接池的绑定状态，0-未绑定，1-已绑定。
char m_sql[10241]; // SQL语句的文本，最长不能超过10240字节。
CDA_DEF m_cda; // 执行SQL语句的结果。
sqlstatement(); // 构造函数。
sqlstatement(connection *conn); // 构造函数，同时绑定数据库连接池。
~sqlstatement(); // 析构函数。
// 绑定数据库连接池。
// conn：数据库连接池connection对象的地址。
// 返回值：0-成功，其它失败，只要conn参数是有效的，并且数据库的游标资源足够，connect方法不会返回失败。
// 程序员一般不必关心connect方法的返回值。
// 注意，每个sqlstatement只需要绑定一次，在绑定新的connection前，必须先调用disconnect方法。
int connect(connection *conn);
// 取消与数据库连接池的绑定。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
int disconnect();
// 准备SQL语句。
// 参数说明：这是一个可变参数，用法与printf函数相同。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
// 注意：如果SQL语句没有改变，只需要prepare一次就可以了。
int prepare(const char *fmt,...);
// 绑定输入变量的地址。
// position：字段的顺序，从1开始，必须与prepare方法中的SQL的序号一一对应。
// value：输入变量的地址，如果是字符串，内存大小应该是表对应的字段长度加1。
// len：如果输入变量的数据类型是字符串，用len指定它的最大长度，建议采用表对应的字段长度。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
// 注意：1）如果SQL语句没有改变，只需要bindin一次就可以了，2）绑定输入变量的总数不能超过256个。
int bindin(unsigned int position,int *value);
int bindin(unsigned int position,long *value);
int bindin(unsigned int position,unsigned int *value);
int bindin(unsigned int position,unsigned long *value);
int bindin(unsigned int position,float *value);
int bindin(unsigned int position,double *value);
int bindin(unsigned int position,char *value,unsigned int len);
// 绑定输出变量的地址。
// position：字段的顺序，从1开始，与SQL的结果集一一对应。
// value：输出变量的地址，如果是字符串，内存大小应该是表对应的字段长度加1。
// len：如果输出变量的数据类型是字符串，用len指定它的最大长度，建议采用表对应的字段长度。
// 返回值：0-成功，其它失败，程序员一般不必关心返回值。
// 注意：1）如果SQL语句没有改变，只需要bindout一次就可以了，2）绑定输出变量的总数不能超过256个。
int bindout(unsigned int position,int *value);
int bindout(unsigned int position,long *value);
int bindout(unsigned int position,unsigned int *value);
int bindout(unsigned int position,unsigned long *value);
int bindout(unsigned int position,float *value);
int bindout(unsigned int position,double *value);
int bindout(unsigned int position,char *value,unsigned int len);
// 执行SQL语句。
// 返回值：0-成功，其它失败，失败的代码在m_cda.rc中，失败的描述在m_cda.message中。
// 如果成功的执行了非查询语句，在m_cda.rpc中保存了本次执行SQL影响记录的行数。
// 程序员必须检查execute方法的返回值。
int execute();
// 执行SQL语句。
// 如果SQL语句不需要绑定输入和输出变量（无绑定变量、非查询语句），可以直接用此方法执行。
// 参数说明：这是一个可变参数，用法与printf函数相同。
// 返回值：0-成功，其它失败，失败的代码在m_cda.rc中，失败的描述在m_cda.message中，
// 如果成功的执行了非查询语句，在m_cda.rpc中保存了本次执行SQL影响记录的行数。
// 程序员必须检查execute方法的返回值。
int execute(const char *fmt,...);
// 从结果集中获取一条记录。
// 如果执行的SQL语句是查询语句，调用execute方法后，会产生一个结果集（存放在数据库的缓冲区中）。
// next方法从结果集中获取一条记录，把字段的值放入已绑定的输出变量中。
// 返回值：0-成功，1403-结果集已无记录，其它-失败，失败的代码在m_cda.rc中，失败的描述在m_cda.message中。
// 返回失败的原因主要有两个：1）与数据库的连接已断开；2）绑定输出变量的内存太小。
// 每执行一次next方法，m_cda.rpc的值加1。
// 程序员必须检查next方法的返回值。
int next();
};
五、程序流程
freecplus框架把对PostgreSQL数据库操作的SQL语句分为两种：有结果集的SQL语句和无结果集的SQL语句。
如果SQL语句被执行后，有结果集的产生，称为有结果集的SQL，即数据查询语言DQL，以select关键字，各种简单查询，连接查询等都属于DQL。
如果SQL语句被执行后，没有结果集的产生，称为无结果集的SQL，包括数据定义语言DDL（主要是create、drop和alter）和数据操纵语言DML（insert、update和insert）。
也可以这么说，查询的SQL语句会产生结果集，其它的SQL语句不会产生结果集。
1、无结果集SQL的程序的流程
这是一个完程的流程，在实际开发中，如果是执行简单的SQL语句，第6步和第7步可能不需要，如果SQL语句只执行一次，第7步和第8步之间的循环也不需要。
2、有结果集SQL的程序的流程
这是一个完程的流程，在实际开发中，如果是执行简单的查询语句，第6步、第7步和第8步可能不需要，如果结果集中最多只有一条记录，第10步和第11步之间的循环也不需要。
六、示例程序
1、创建超女信息表
示例（createtable.cpp）
/*
* 程序名：createtable.cpp，此程序演示freecplus框架操作PostgreSQL数据库（创建表）。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_postgresql.h" // freecplus框架操作PostgreSQL的头文件。
int main(int argc,char *argv[])
{
connection conn; // 数据库连接池。
// 登录数据库，返回值：0-成功，其它-失败。
// 失败代码在conn.m_cda.rc中，失败描述在conn.m_cda.message中。
if (conn.connecttodb("host=172.16.0.15 user=postgres password=pwdidc dbname=postgres port=5432","gbk")!=0)
{
printf("connect database failed.\n%s\n",conn.m_cda.message); return -1;
}
sqlstatement stmt(&conn); // 操作SQL语句的对象。
// 准备创建表的SQL语句。
// 超女表girls，超女编号id，超女姓名name，体重weight，报名时间btime，超女说明memo，超女图片pic。
stmt.prepare("\
create table girls(id int,\
name varchar(30),\
weight numeric(8,2),\
btime timestamp,\
memo text,\
pic bytea,\
primary key (id))");
// prepare方法不需要判断返回值。
// 执行SQL语句，一定要判断返回值，0-成功，其它-失败。
// 失败代码在stmt.m_cda.rc中，失败描述在stmt.m_cda.message中。
if (stmt.execute() != 0)
{
printf("stmt.execute() failed.\n%s\n%s\n",stmt.m_sql,stmt.m_cda.message); return -1;
}
// 注意，在postgresql数据库中，创建表也要提交事务，和Oracle、MySQL数据库不同。
conn.commit();
printf("create table girls ok.\n");
}
运行效果
2、向超女表中插入5条记录
示例（inserttable.cpp）
/*
* 程序名：inserttable.cpp，此程序演示freecplus框架操作PostgreSQL数据库（向表中插入5条记录）。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_postgresql.h" // freecplus框架操作PostgreSQL的头文件。
// 定义用于超女信息的结构，与表中的字段对应。
struct st_girls
{
long id; // 超女编号，用long数据类型对应Oracle无小数的number(10)。
char name[11]; // 超女姓名，用char[31]对应Oracle的varchar2(30)。
double weight; // 超女体重，用double数据类型对应Oracle有小数的number(8,2)。
char btime[20]; // 报名时间，用char对应Oracle的date，格式：'yyyy-mm-dd hh24:mi:ssi'。
} stgirls;
int main(int argc,char *argv[])
{
connection conn; // 数据库连接类
// 登录数据库，返回值：0-成功，其它-失败。
// 失败代码在conn.m_cda.rc中，失败描述在conn.m_cda.message中。
if (conn.connecttodb("host=172.16.0.15 user=postgres password=pwdidc dbname=postgres port=5432","gbk")!=0)
{
printf("connect database failed.\n%s\n",conn.m_cda.message); return -1;
}
sqlstatement stmt(&conn); // 操作SQL语句的对象。
// 准备插入表的SQL语句。
stmt.prepare("\
insert into girls(id,name,weight,btime) \
values(:1,:2,:3,to_date(:4,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'))");
// prepare方法不需要判断返回值。
// 为SQL语句绑定输入变量的地址，bindin方法不需要判断返回值。
stmt.bindin(1,&stgirls.id);
stmt.bindin(2, stgirls.name,10);
stmt.bindin(3,&stgirls.weight);
stmt.bindin(4, stgirls.btime,19);
// 模拟超女数据，向表中插入5条测试信息。
for (int ii=1;ii<=5;ii++)
{
memset(&stgirls,0,sizeof(stgirls)); // 结构体变量初始化。
// 为结构体变量的成员赋值。
stgirls.id=ii; // 超女编号。
sprintf(stgirls.name,"超女%02d",ii); // 超女姓名。
stgirls.weight=ii*2.11; // 超女体重。
strcpy(stgirls.btime,"2018-03-01 12:25:31"); // 报名时间。
// 执行SQL语句，一定要判断返回值，0-成功，其它-失败。
// 失败代码在stmt.m_cda.rc中，失败描述在stmt.m_cda.message中。
if (stmt.execute() != 0)
{
printf("stmt.execute() failed.\n%s\n%s\n",stmt.m_sql,stmt.m_cda.message); return -1;
}
printf("成功插入了%ld条记录。\n",stmt.m_cda.rpc); // stmt.m_cda.rpc是本次执行SQL影响的记录数。
}
printf("insert table girls ok.\n");
conn.commit(); // 提交数据库事务。
}
运行效果
3、更新超女表中的记录
示例（updatetable.cpp）
/*
* 程序名：updatetable.cpp，此程序演示freecplus框架操作PostgreSQL数据库（修改表中的记录）。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_postgresql.h" // freecplus框架操作PostgreSQL的头文件。
int main(int argc,char *argv[])
{
connection conn; // 数据库连接类
// 登录数据库，返回值：0-成功，其它-失败。
// 失败代码在conn.m_cda.rc中，失败描述在conn.m_cda.message中。
if (conn.connecttodb("host=172.16.0.15 user=postgres password=pwdidc dbname=postgres port=5432","gbk")!=0)
{
printf("connect database failed.\n%s\n",conn.m_cda.message); return -1;
}
sqlstatement stmt(&conn); // 操作SQL语句的对象。
char strbtime[20]; // 用于存放超女的报名时间。
memset(strbtime,0,sizeof(strbtime));
strcpy(strbtime,"2019-12-20 09:45:30");
// 准备更新数据的SQL语句，不需要判断返回值。
stmt.prepare("\
update girls set btime=to_date(:1,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') where id>=2 and id<=4");
// prepare方法不需要判断返回值。
// 为SQL语句绑定输入变量的地址，bindin方法不需要判断返回值。
stmt.bindin(1,strbtime,19);
// 如果不采用绑定输入变量的方法，把strbtime的值直接写在SQL语句中也是可以的，如下：
/*
stmt.prepare("\
update girls set btime=to_date('%s','yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') where id>=2 and id<=4",strbtime);
*/
// 执行SQL语句，一定要判断返回值，0-成功，其它-失败。
// 失败代码在stmt.m_cda.rc中，失败描述在stmt.m_cda.message中。
if (stmt.execute() != 0)
{
printf("stmt.execute() failed.\n%s\n%s\n",stmt.m_sql,stmt.m_cda.message); return -1;
}
// 请注意，stmt.m_cda.rpc变量非常重要，它保存了SQL被执行后影响的记录数。
printf("本次更新了girls表%ld条记录。\n",stmt.m_cda.rpc);
// 提交事务
conn.commit();
}
运行效果
4、查询超女表中的记录
示例（selecttable.cpp）
/*
* 程序名：selecttable.cpp，此程序演示freecplus框架操作PostgreSQL数据库（查询表中的记录）。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_postgresql.h" // freecplus框架操作PostgreSQL的头文件。
// 定义用于超女信息的结构，与表中的字段对应。
struct st_girls
{
long id; // 超女编号，用long数据类型对应Oracle无小数的number(10)。
char name[31]; // 超女姓名，用char[31]对应Oracle的varchar2(30)。
double weight; // 超女体重，用double数据类型对应Oracle有小数的number(8,2)。
char btime[20]; // 报名时间，用char对应Oracle的date，格式：'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'。
} stgirls;
int main(int argc,char *argv[])
{
connection conn; // 数据库连接类
// 登录数据库，返回值：0-成功，其它-失败。
// 失败代码在conn.m_cda.rc中，失败描述在conn.m_cda.message中。
if (conn.connecttodb("host=172.16.0.15 user=postgres password=pwdidc dbname=postgres port=5432","gbk")!=0)
{
printf("connect database failed.\n%s\n",conn.m_cda.message); return -1;
}
sqlstatement stmt(&conn); // 操作SQL语句的对象。
int iminid,imaxid; // 查询条件最小和最大的id。
// 准备查询表的SQL语句。
stmt.prepare("\
select id,name,weight,to_char(btime,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss') from girls where id>=:1 and id<=:2");
// prepare方法不需要判断返回值。
// 为SQL语句绑定输入变量的地址，bindin方法不需要判断返回值。
stmt.bindin(1,&iminid);
stmt.bindin(2,&imaxid);
// 为SQL语句绑定输出变量的地址，bindout方法不需要判断返回值。
stmt.bindout(1,&stgirls.id);
stmt.bindout(2, stgirls.name,30);
stmt.bindout(3,&stgirls.weight);
stmt.bindout(4, stgirls.btime,19);
iminid=2; // 指定待查询记录的最小id的值。
imaxid=4; // 指定待查询记录的最大id的值。
// 执行SQL语句，一定要判断返回值，0-成功，其它-失败。
// 失败代码在stmt.m_cda.rc中，失败描述在stmt.m_cda.message中。
if (stmt.execute() != 0)
{
printf("stmt.execute() failed.\n%s\n%s\n",stmt.m_sql,stmt.m_cda.message); return -1;
}
// 本程序执行的是查询语句，执行stmt.execute()后，将会在数据库的缓冲区中产生一个结果集。
while (1)
{
memset(&stgirls,0,sizeof(stgirls)); // 先把结构体变量初始化。
// 从结果集中获取一条记录，一定要判断返回值，0-成功，1403-无记录，其它-失败。
// 在实际开发中，除了0和1403，其它的情况极少出现。
if (stmt.next() !=0) break;
// 把获取到的记录的值打印出来。
printf("id=%ld,name=%s,weight=%.02f,btime=%s\n",stgirls.id,stgirls.name,stgirls.weight,stgirls.btime);
}
// 请注意，stmt.m_cda.rpc变量非常重要，它保存了SQL被执行后影响的记录数。
printf("本次查询了girls表%ld条记录。\n",stmt.m_cda.rpc);
}
运行效果
5、查询超女表中的记录数
示例（counttable.cpp）
/*
* 程序名：counttable.cpp，此程序演示freecplus框架操作PostgreSQL数据库（查询表中的记录数）。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_postgresql.h" // freecplus框架操作PostgreSQL的头文件。
int main(int argc,char *argv[])
{
connection conn; // 数据库连接类
// 登录数据库，返回值：0-成功，其它-失败。
// 失败代码在conn.m_cda.rc中，失败描述在conn.m_cda.message中。
if (conn.connecttodb("host=172.16.0.15 user=postgres password=pwdidc dbname=postgres port=5432","gbk")!=0)
{
printf("connect database failed.\n%s\n",conn.m_cda.message); return -1;
}
sqlstatement stmt(&conn); // 操作SQL语句的对象。
int icount=0; // 用于存放查询结果的记录数。
// 准备查询表的SQL语句，把查询条件直接写在SQL语句中，没有采用绑定输入变量的方法。
stmt.prepare("select count(*) from girls where id>=2 and id<=4");
// prepare方法不需要判断返回值。
// 为SQL语句绑定输出变量的地址，bindout方法不需要判断返回值。
stmt.bindout(1,&icount);
// 执行SQL语句，一定要判断返回值，0-成功，其它-失败。
// 失败代码在stmt.m_cda.rc中，失败描述在stmt.m_cda.message中。
if (stmt.execute() != 0)
{
printf("stmt.execute() failed.\n%s\n%s\n",stmt.m_sql,stmt.m_cda.message); return -1;
}
// 本程序执行的是查询语句，执行stmt.execute()后，将会在数据库的缓冲区中产生一个结果集。
// 但是，在本程序中，结果集永远只有一条记录，调用stmt.next()一次就行，不需要循环。
stmt.next();
printf("girls表中符合条件的记录数是%d。\n",icount);
}
运行效果
7、删除超女表中的记录
示例（deletetable.cpp）
/*
* 程序名：deletetable.cpp，此程序演示freecplus框架操作PostgreSQL数据库（删除表中的记录）。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_postgresql.h" // freecplus框架操作PostgreSQL的头文件。
int main(int argc,char *argv[])
{
connection conn; // 数据库连接类
// 登录数据库，返回值：0-成功，其它-失败。
// 失败代码在conn.m_cda.rc中，失败描述在conn.m_cda.message中。
if (conn.connecttodb("host=172.16.0.15 user=postgres password=pwdidc dbname=postgres port=5432","gbk")!=0)
{
printf("connect database failed.\n%s\n",conn.m_cda.message); return -1;
}
sqlstatement stmt(&conn); // 操作SQL语句的对象。
// 执行SQL语句，一定要判断返回值，0-成功，其它-失败。
// 失败代码在stmt.m_cda.rc中，失败描述在stmt.m_cda.message中。
// 如果不需要绑定输入和输出变量，用stmt.execute()方法直接执行SQL语句，不需要stmt.prepare()。
if (stmt.execute("delete from girls where id>=2 and id<=4") != 0)
{
printf("stmt.execute() failed.\n%s\n%s\n",stmt.m_sql,stmt.m_cda.message); return -1;
}
// 请注意，stmt.m_cda.rpc变量非常重要，它保存了SQL被执行后影响的记录数。
printf("本次从girls表中删除了%ld条记录。\n",stmt.m_cda.rpc);
// 提交事务
conn.commit();
}
运行效果
8、与Oracle的兼容性处理
在封装sqlstatement类的时候，为了与Oracle兼容，做了以下方面的处理：
1）在PostgreSQL中，绑定输入和输出变量采用的是"$"，Oracle采用的是":n"（n表示变量的序号），在sqlstatement的prepare方法中，把":n"替换成了"$"。
2）在PostgreSQL中，把字符串输换为日期时间的函数是to_timestamp，Oracle是to_date，在sqlstatement的prepare方法中，把to_date替换成to_timestamp。
4）PostgreSQL的sqlstatement类绑定输入或输出变量的最大数量缺省是256，在"_mysql.h"头文件中定义了MAXPARAMS宏，您可以根据实际需求修改它。
// 执行SQL语句前绑定输入或输出变量个数的最大值，256是很大的了，可以根据实际情况调整。 #define MAXPARAMS 256
5）sqlstatement类绑定输入或输出变量时，如果是字符串，最大长度缺省是2000，在"_postgresql.h"头文件中定义了MAXFIELDLENGTH宏，您可以根据实际需求修改它。
// 如果绑定输入或输出变量是字符串，指定字符串的最大长度，不包括字符串的结束符。 #define MAXFIELDLENGTH 2000
9、text和bytea字段的操作
PostgreSQL提供的库函数支持对text和bytea字段的操作，本人的技术水平有限，找不到这方面的资料和示例程序，所以还没有封装对text和bytea字段的操作，希望各位能提供技术帮助，通过C语言技术网与我联系，我们共同完善freecplus框架，非常感谢。
七、应用经验
本文提供的示例程序看上去简单，实则很精妙，希望大家多多思考，慢慢体会。
为了让大家完全掌握connection和sqlstatement类的用法，我将录制freecplus框架的专题视频，请大家多关注C语言技术网（www.freecplus.net）发布的内容。
八、版权声明
C语言技术网原创文章，转载请说明文章的来源、作者和原文的链接。
来源：C语言技术网（www.freecplus.net）
作者：码农有道
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