Go语言从零构建SQL数据库(6) - sql解析器(番外)- *号的处理
番外：处理SQL通配符查询
在SQL中，SELECT * FROM table是最基础的查询之一，星号（*）是一个通配符，表示"选择所有列"。虽然通配符查询看起来简单，但在解析器中需要特殊处理。下面详细介绍我们如何实现这一常用功能。
1. 星号查询的挑战
星号与普通列名有本质区别：
- 普通列名是标识符（如
id、name） - 星号是一个特殊符号，表示"全部"
- 在解析时需要区别对待，不能简单视为标识符
Token: *
特殊处理
SELECT * FROM users
词法分析器
Token流
语法分析器
AST: AsteriskExpression
普通列名vs星号的处理差异
| 特性 | 普通列名 | 星号 |
|---|---|---|
| 语法标记 | 标识符(IDENTIFIER) | 特殊字符(ASTERISK) |
| AST节点 | Identifier | AsteriskExpression |
| 解析方法 | parseIdentifier() | parseAsterisk() |
| 语义验证 | 需要验证列存在性 | 不需要验证（表示所有列） |
| 执行时处理 | 读取单个列 | 读取所有列 |
2. 解析器中的实现
为了支持星号查询，我们需要修改解析器的几个关键部分：
步骤1：定义AST节点
首先，创建一个专用的AST节点类型表示星号：
// AsteriskExpression 表示SQL中的星号(*)，用于表示选择所有列
type AsteriskExpression struct{}
func (a *AsteriskExpression) expressionNode() {}
func (a *AsteriskExpression) TokenLiteral() string { return "*" }
func (a *AsteriskExpression) String() string { return "*" }
这个简单的结构体实现了 Expression接口，可以作为SELECT语句的列表达式。
«interface»
Expression
+expressionNode()
+TokenLiteral() : string
+String() : string
Identifier
+Value string
+expressionNode()
+TokenLiteral() : string
+String() : string
AsteriskExpression
+expressionNode()
+TokenLiteral() : string
+String() : string
LiteralExpression
+Value string
+Type TokenType
+expressionNode()
+TokenLiteral() : string
+String() : string
步骤2：注册前缀解析函数
在解析器初始化时，为星号符号注册专门的解析函数：
// 初始化解析器
func NewParser(l *lexer.Lexer) *Parser {
p := &Parser{
lexer: l,
errors: []string{},
}
// 注册前缀解析函数
p.prefixParseFns = make(map[lexer.TokenType]prefixParseFn)
// ... 其他注册
p.registerPrefix(lexer.ASTERISK, p.parseAsterisk) // 添加对*的解析支持
// ... 其他初始化
return p
}
步骤3：实现星号解析函数
// parseAsterisk 解析SELECT语句中的星号(*)，表示选择所有列
func (p *Parser) parseAsterisk() (ast.Expression, error) {
return &ast.AsteriskExpression{}, nil
}
这个函数非常简单，只需创建并返回一个 AsteriskExpression实例。
星号解析的处理流程
是
否
SQL: SELECT * FROM users
词法分析: [SELECT, *, FROM, users]
遇到 * Token
有注册的parseAsterisk函数?
调用parseAsterisk()
解析错误
创建AsteriskExpression
将AsteriskExpression添加到SelectStatement的Columns列表
继续解析FROM子句
3. 执行时的处理
当查询执行器遇到 AsteriskExpression时，需要：
- 获取表的元数据信息，找出所有列
- 按顺序返回所有列的数据
- 保持列的原始顺序
// 伪代码：执行器如何处理星号
func executeSelect(stmt *ast.SelectStatement, db *Database) *ResultSet {
// ...
// 处理列选择
var columns []Column
for _, colExpr := range stmt.Columns {
switch expr := colExpr.(type) {
case *ast.AsteriskExpression:
// 星号表达式：获取表的所有列
allColumns := db.GetAllColumns(stmt.TableName)
columns = append(columns, allColumns...)
case *ast.Identifier:
// 普通列名：获取单个列
column := db.GetColumn(stmt.TableName, expr.Value)
columns = append(columns, column)
// ... 其他表达式类型
}
}
// ... 继续执行查询
}
星号查询的执行流程
是
否
SQL: SELECT * FROM users WHERE age > 18
解析为AST
executeSelect()执行
处理Columns列表
是否为AsteriskExpression?
获取表的所有列元数据
处理单个列
添加所有列到结果集
应用WHERE过滤条件
返回结果集
4. 星号查询的AST表示
对于 SELECT * FROM users WHERE age > 18;，完整的AST树结构如下：
SelectStatement
Columns
TableName: 'users'
Where
AsteriskExpression
BinaryExpression
Left: Identifier{Value: 'age'}
Operator: GREATER
Right: LiteralExpression{Value: '18', Type: NUMBER}
5. 高级应用场景
5.1 表格别名下的星号
表格别名与星号结合使用时，如 SELECT u.* FROM users u，需要特殊处理：
SELECT u.* FROM users u
词法分析
Token流: [SELECT, u, ., *, FROM, users, u]
解析u.*
创建QualifiedAsteriskExpression
TablePrefix: 'u', Value: '*'
在这种情况下，我们需要一个特殊的AST节点 QualifiedAsteriskExpression 来表示带表格别名的星号：
// QualifiedAsteriskExpression 表示带表格别名的星号，如 t.*
type QualifiedAsteriskExpression struct {
TablePrefix string // 表前缀，如 t
}
func (q *QualifiedAsteriskExpression) expressionNode() {}
func (q *QualifiedAsteriskExpression) TokenLiteral() string { return q.TablePrefix + ".*" }
func (q *QualifiedAsteriskExpression) String() string { return q.TablePrefix + ".*" }
5.2 多表连接中的星号处理
在多表连接中，星号会引入列名冲突问题：
是
否
SELECT * FROM users u JOIN orders o ON u.id = o.user_id
解析为AST
执行计划生成
检测到多表的*查询
获取所有表的列元数据
检查列名冲突
存在冲突列名?
生成完全限定列名(表名.列名)
保留原列名
构建结果集
在多表连接的例子中，当使用星号时：
users表可能有id,name,email列orders表可能有id,user_id,product_id列- 两个表都有
id列，会导致名称冲突 - 执行器需要生成如
u.id,o.id的完全限定名
5.3 星号与列选择的混合使用
SQL还允许星号与特定列的混合使用，如 SELECT *, extra_column FROM table：
SELECT *, created_at FROM users
解析
AST: [AsteriskExpression, Identifier{Value: 'created_at'}]
执行
获取所有列 + 再次获取created_at
去重处理
返回结果
这种情况下，执行器需要:
- 先获取所有列
- 再处理单独指定的列
- 做重复列的去重处理
- 可能需要调整列的顺序
6. 性能优化与最佳实践
星号查询虽然方便，但存在一些性能和维护方面的注意事项：
6.1 性能影响
查询性能考虑
SELECT * 查询
读取整行数据
增加I/O和内存使用
可能影响索引使用
SELECT 特定列查询
只读取需要的列
减少I/O和内存开销
更有效地利用覆盖索引
6.2 代码维护性
| 使用星号的情况 | 使用具体列名的情况 |
|---|---|
| 代码简洁 | 代码明确表达了需要的数据 |
| 表结构变更时自动获取新列 | 不会因表结构变更意外获取新列 |
| 可能获取不需要的数据 | 只获取必要数据 |
| 列顺序依赖表定义 | 列顺序由查询指定 |
| 列重命名可能导致代码错误 | 列重命名会导致明确的错误 |
6.3 最佳实践建议
星号查询最佳实践
适用场景
避免场景
折中方案
探索性查询/调试
需要获取行的完整信息
ORM自动映射实体
生产环境的高性能查询
只需少量列的查询
多表连接查询
使用表别名限定: t.*
视图中封装常用列组合
ORM中配置列映射
7. 实际应用示例
7.1 探索性查询
在数据探索阶段，星号查询非常实用：
-- 快速了解表结构
SELECT * FROM users LIMIT 10;
-- 调试连接查询
SELECT * FROM orders o JOIN users u ON o.user_id = u.id LIMIT 5;
7.2 与聚合函数结合
星号有时与聚合函数结合使用：
-- 计算总行数
SELECT COUNT(*) FROM users WHERE status = 'active';
-- 注意：这里的*是特殊语法，不同于列选择中的*
这种情况下，COUNT(*)是一种特殊语法，表示"计算行数"，而不是"计算所有列"。在解析器中需要特殊处理这种情况。
总结
星号通配符是SQL中最基础也是最常用的功能之一。尽管语法简单，但在实现上需要特殊处理，从词法分析、语法解析到查询执行的各个环节都有其独特之处。
通过本文介绍的实现方式，我们的SQL解析器现在完全支持通配符查询，不仅处理了基本的 SELECT * FROM table 形式，还能正确解析表别名限定的星号和多表连接中的星号用法。这使我们的解析器功能更加完整和实用，为下一步开发查询执行引擎奠定了基础。
在实际使用中，应根据具体场景权衡是否使用星号查询，以在便利性和性能之间取得平衡。