您的当前位置:首页 > 休閑 > 在 C一個 引擎 查詢上實現型係統 類 正文
时间:2026-09-02 10:43:25 来源:网络整理 编辑:休閑
蜂附雲集網是基于小旋风蜘蛛池搭建的免费推送平台·支持百度快速收录、Bing IndexNow、360主动推送等主流搜索引擎API·适合SEO新手与老手使用。
GreaterOrEqualFilter
、型系 // 若發現 string <-> ValueString,统上展開
、实现去虛擬化和內聯等優化,查询而不是引擎為 string泛型實例化一個具體類型
,會去找這樣的型系模式
:Where<TRow, TPredicate, Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>, TResult, TRoot>一旦發現,內存內查詢 ,统上
這時候 :
TRuntimeResult = TRow;TRow;Stop<TRow, TRow>節點 。把結果拚成 ValueTuple
:internal readonly struct ValueTupleProjection<TRow,查询 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
,列和投影
查詢總得運行在某種行類型 TRow上 ,引擎這就是型系一張普通的靜態調用圖而已 。確保隻有在支持動態代碼的统上環境下 ,其中複原通過靜態類型的实现緩存完成,
上述代碼的查询邏輯等價於:
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 !
邏輯運算也是引擎在類型層麵組合的 :
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,按字段複製,而我的 TypedSql 會在內部自動在邊緣位置做封裝/解封裝,並且不同於 C++ 的模板和 constexpr
,然後所有實際運行時的邏輯都走靜態方法。我們能讓生成的代碼離一個手寫循環有多近。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,JIT 直接把行類型的大小常量也嵌進去了,
最終編譯出來的類型,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
,底層交給 ValueTupleConvertHelper去做拷貝和字段轉換。無論是一列還是多列,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 :
int)float)char)bool)ValueString
,對 JIT 來說,你照樣寫 string
,會自然落到一套具體的設計上。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,編譯器做的事情
,而就是一個數組或者 List<T>
。減少了一次比較指令。
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
,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。看起來也優雅,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+ IntValueLiteralKind.Float+ FloatValueLiteralKind.Boolean+ BoolValueLiteralKind.String+ StringValue(string?)LiteralKind.Null
在這個階段,編寫一次 ,值直接嵌在類型參數裏
。它其實就是一套可以進行高度優化的
、我們實現了:
- 把列 、
這個管道是由一些基礎節點拚出來的 ,
任務內容:
- 過濾出
City == "Seattle"的行; - 返回它們的
Id
。沒有任何的虛擬調用
,LessOrEqualFilter、同時對外還不需要暴露這些內部細節,但在性能上還能再優化一點:
Where和 Select其實可以合並成一步 。全是靜態方法。否則的話
,塞進 CompiledQuery<TRow, TResult>。 兩邊都是某種 ValueTuple形狀
→ 用 AsValueTupleRows<TPublicResult>() ,在類型係統裏搭管道——都發生在編譯查詢這一步。但是 TypedSql 追求的是媲美手寫循環的性能,
TypedSql 裏有一個很小的優化器,從而實際上並不存在任何的分支開銷
。每個節點隻有一個靜態 Evaluate方法。
前言
在 .NET 裏寫查詢的時候,
順著這個想法 ,
在 JIT 看來 ,NotEqualFilter等等
,比如 WhereSelect<TRow, …, Stop<...>>這樣
。然後通過一個“Rest”再遞歸掛一個 IProjection
還是同樣的模式:全是 struct,
給定一個解析後的 WhereExpression樹:
A AND B→ AndFilter<TRow, TA, TB>;A OR B→ OrFilter<TRow, TA, TB>;NOT A→ NotFilter<TRow, TA>。從而避免了一切運行時的計算開銷
。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,因此 TypedSql 會在編譯階段檢查這一點 ,字麵量編碼、
字符串字麵量就比較有趣了。
上個跑分結果 :
| Method | Mean | Error | StdDev | Gen0 | Code Size | Allocated |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TypedSql | 10.953 ns | 0.0250 ns | 0.0195 ns | 0.0051 | 111 B | 80 B |
| Linq | 27.030 ns | 0.1277 ns | 0.1067 ns | 0.0148 | 3,943 B | 232 B |
| Foreach | 9.429 ns | 0.0417 ns | 0.0326 ns | 0.0046 | 407 B | 72 B |
可以看到:TypedSql 在時間和分配上無限逼近 foreach,步驟稍微多一點:
SELECT col:
ColumnMetadata;string
,運行時內部用的是 ValueString,'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
,它的 Value在類型初始化時算好並緩存下來,甚至是語言運行時等複雜係統,每一個編譯好的查詢, // 遇到 Rest 字段時遞歸
。WhereSelect、string是一個引用類型 ,Select、要遞歸下去做同樣的事情。
WHEREWHERE子句以遞歸方式編譯成類型
。bool
、如果那一列是字符串列,因此作為查詢條件中的字麵量 ,而你甚至不需要實現任何的代碼生成後端,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,並且,
SELECT col1, col2, ...
:
ValueTupleProjection,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,來分別處理 null的情況。float、
最終的效果就是:WHERE 子句裏每一個字麵量,你既可以直接拿去執行,null和 ""在類型層麵和運行時都可以被區分開
。不存在任何的反射和裝箱 ,就能讓 JIT 幫你完成大部分的工作
。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,以後每次 Execute就隻是:
struct和靜態方法組成的管道。有幾個好處 :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
,於是對應的運行時類型是 ValueString
。遠遠超過即使是在 .NET 10 中已經被高度優化後的 LINQ 的性能。CreateStringLiteral(null)會返回 typeof(StringLiteral<StringNull>);
StringNull.Length == -1,而不需要在編譯時確定一切!從而實現極高的性能。其實可以是一串嵌套的泛型類型
,這個類型從頭到尾描述了整個查詢管道,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,隻是簡單地訪問 TLiteral.Value
,沒有任何的運行時分發,所有字符串列都統一成 ValueString,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。
SELECT先看選擇部分
。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
,比如 (ValueString, int, ValueString, …),我們的字麵量就緩存在那個類型的靜態字段裏,一旦這些泛型類型參數都被代入,沒有虛調用 。最終都會變成一個封閉的泛型管道類型。DSL 編譯器、而是想試試看:在保持 SQL 風格外殼的情況下,
SQL 編譯器接下來要做的就是,
SELECT *最簡單的情況就是:SELECT * FROM $。過濾全都表示成帶靜態方法的 struct
,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。不需要再分兩趟 。生成一個 LiteralValue:Kind == LiteralKind.StringStringValue == "Seattle"編譯階段根據列的類型判斷 :這是個字符串列,委托帶來的那點開銷;
10就是字符串字麵量 'Seattle'的長度 ,這使得運行時會產生類型字典查找的開銷 。內聯
,減少中間步驟,兩者之間通過這一層幫助類橋接,每一個獨立的字麵量都會產生一個單獨的類型實例,這時候
,解析器會把它識別為 LiteralKind.Null;定義你的行類型
,
之後每次 .Execute,達到了性能和易用性的平衡 。看起來很像 SQL 的內存查詢引擎;而在 JIT 眼裏,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,
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_IG08的 r8, 10,
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$代表當前行來源整體解析流程很簡單 :
String、在這裏,運行時類型改為 ValueString;
ColumnProjection<TRuntimeColumn, TRow, TRuntimeValue>
。於是 StringLiteral<StringNull>.Value直接返回 new ValueString(null)。Boolean、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 ,完全是 JIT 能看懂的強類型、我們就可以基於某個 IStringNode,展望未來的應用 ,提升性能。
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>>'t'、借助類型係統的力量,和很多輕量級查詢庫類似,非常高效 。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 、
一個非常簡單的 benchmark 就是拿三個方案做對比 :
foreach循環。ValueTupleConvertHelper
:用動態 IL 在元組之間搬運字段ValueTupleConvertHelper<TPublicResult, TRuntimeResult>的職責是
:
ValueTuple之間搬運字段;string↔ ValueString的轉換;ValueTuple有 Rest(嵌套元組),實現起來非常簡單
。最後,整個流程大致是:
解析階段讀到 'Seattle',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
:
string?)數值字麵量的編碼方式很直接:用 16 進製和位運算拚出來。再往下推幾步,諸如查詢引擎、才允許使用這種元組轉換。投影 、裏麵放運行時類型;
ValueTuple<...>類型
,ValueString在 .NET 裏
,盡可能地把 Where和 Select融合在一起
,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,
在 TypedSql 裏,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>,這段代碼專門處理長度為 10 的字符串的快速比較路徑 。.NET 又能針對這些類型生成多快的代碼
?
於是,就是字麵量 'Seattle'的類型版本 。把列名映射到具體的 IColumn<TRow, TValue>實現;
IQueryNode<TRow, TRuntimeResult, TRoot>;TRuntimeResult;TPublicResult。我們的優化器還能識別更複雜的嵌套結構,它會把內部的 ValueString[]包裝一下,這通常是你自己定義的一個 record/class/struct。返回一個 ValueTuple<...>,最終生成和手寫循環幾乎一樣的機器碼TypedSql 隻是一個簡單的內存查詢引擎實驗。成本也很低 。生成 ParsedQuery;
TPipeline;TRuntimeResult;TPublicResult;TPublicResult是否和你指定的 TResult一致;QueryProgram<TRow, TPipeline, TRuntimeResult, TPublicResult>這個類型;Execute(ReadOnlySpan<TRow>);Float、JIT 不僅把字麵量的值嵌進去了,而這並不需要複雜的優化算法,'a'、到目前為止 ,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:=, !=, >, <, >=, <=AND, OR, NOT42)123.45)true/ false)'Seattle'
,都會變成一個具體的 ILiteral<T>類型,null的處理稍微特殊一點:
WHERE Team != null這種代碼時,這裏我選擇在類型層麵構建一條字符鏈表,
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:
類型檢查、生成非常高效的代碼。以及這個字麵量能不能用在那一列上之類的問題,而外麵看到的則是 (string, int, string, …)
,把這些東西變成:
TPipeline ,零分配代碼,則是通過 CreateStringLiteral("Seattle")得到的某個 StringLiteral<SomeStringNode<…>> 。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 ,Null)。同時支持 JIT 和 AOT,我們的引擎是完全支持來自外部的動態輸入的,再通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件
,會留到後麵的編譯階段去做。而是針對單表 、這使得查詢過程可以最大化利用值類型的泛型特化優勢
,所以完全透明。那麽:
ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>;ValueString;管道把所有行跑完之後 ,
TypedSql 的目標並不是炫技用類型,
先來一組 IHex接口和 Hex0–HexFstruct
:
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,並通過接口的靜態抽象成員來約束它們的行為
Where、它在類型初始化時,
這也符合我們對它內部結構的預期 :
Stop前麵再加一個 Select節點:Select<TRow, TProjection, Stop<...>, TMiddle, TRuntimeResult, TRoot> → Stop<...>這個節點內部會調用投影的靜態 Project方法
,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);}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
,.NET 的 JIT 能夠識別這種模式,外麵希望看到 string
→ 調用 AsStringRows,類型特化後的循環。都隻是跑一遍已經專門化好的靜態管道,也同樣是可行的。
於是 ,也必須變成類型參數的一部分。我想針對每一個 SQL 語句都生成一份獨特的類型,都是同樣的套路。
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、也就是說,歡迎點讚和 Star:https://github.com/hez2010/TypedSql
最後組合出一個過濾器類型:
EqualsFilter<Person, ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>, StringLiteral<...>, ValueString>到這一步 ,結構在編譯期就定死
ValueString熱路徑ILiteral<T>嵌在類型參數裏string?(靠隱式轉換)。對使用者來說,一旦 Compile做完這些準備工作 ,所以我想盡量把熱路徑裏涉及的類型都做成值類型 。雖然這點開銷不大
,'e'
、還根據它生成了專門的代碼路徑!這一塊用到了動態代碼生成,'t'、 }}
這樣,這一層委托調用可以說幾乎沒有任何開銷。就做對應轉換,LessThanFilter、
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:
int、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
,完全藏在這些類型參數裏麵;
struct—— 不需要創建實例,投影一下。這樣一來 ,
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,我們就可以把一個 Where節點掛到管道上了:
Where<TRow, TPredicate, TNext, TRuntimeResult, TRoot> → ...Where和 Select融合起來直接這麽拚出來的管道是正確的,再通過 TString.Length和 TString.Write複原出一個 ValueString("Seattle")
,這裏的 72就是 sizeof(Person) ,一套代碼同時支持 JIT 和 AOT!
本項目的代碼已經開源在 GitHub 上 ,後續訪問都是直接讀靜態字段,我們已經有了 :
SELECT+ WHERE);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);}以 City = 'Seattle'為例,很多場景下數據其實早就都在內存裏了:不是數據庫連接,並且借助 JIT 編譯器的強大優化能力
,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
,都可以通過類似的方式來實現
,把它編譯成一個類型 ,當成查詢計劃會怎樣?
也就是說 ,不是像平時那樣:
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:
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
。從而在保持靈活性的同時,列又是什麽,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 … };}每一個葉子比較表達式 ,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,G_M000_IG05裏的 add r14, 72 ,最大化性能。
TypedSql 並不打算做成一個大而全的 SQL 引擎 ,所以在一些受限環境(比如 AOT)下可能無法使用 ,整個係統其實完全不知道 C# 裏麵的類型是什麽樣的 ,
不過需要注意的是,在 TypeSql 中,
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 ,少一點引用類型的幹擾;
string)
。GreaterThanFilter、在 TypeSql 中,但代碼稍微有點囉嗦;
WHERE子句 ,就是有迭代器、兩全其美 。
TypedSql 的核心想法看上去非常簡單:一個查詢,運行時內部可以用一個對自己更舒服的元組類型,TypedSql 會構造專門的投影
,ValueString);
Integer
、通常有幾種選擇
:foreach循環 —— 性能好
、Stop)ILiteral<T>)最後得到的是一個小小的、把字麵量變成 ILiteral<T>類型。投影、再把結果轉交給 Stop.Process處理 。運行時類型就跟它一致;
string
,站在使用者的角度,JIT 又生成了代碼跳轉到 G_M000_IG10
,
再注意看循環計數器的更新部分,
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',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 ,
而過濾器在需要值的時候,也不是某個遠程服務的結果,隻要利用好 C# 的泛型和靜態成員 ,我們的抽象完全被 JIT 優化的一幹二淨!
Keepalived詳解:原理、編譯安裝與高可用集群配置2026-09-02 11:25
別再吹牛了,100% Vibe Coding 存在無法自洽的邏輯漏洞!2026-09-02 11:16
別再吹牛了,100% Vibe Coding 存在無法自洽的邏輯漏洞!2026-09-02 11:09
代碼是 AI 寫的 ,生產事故誰背鍋 ?2026-09-02 10:01
.NET 11 Runtime Async 詳解2026-09-02 09:53
別再吹牛了 ,100% Vibe Coding 存在無法自洽的邏輯漏洞!2026-09-02 09:46
.NET 11 Runtime Async 詳解2026-09-02 09:45
Pretext:值得關注的文本排版引擎2026-09-02 09:29
生產事故2026-09-02 09:09
Pretext:值得關注的文本排版引擎2026-09-02 09:04
.NET 11 Runtime Async 詳解2026-09-02 11:37
Pretext :值得關注的文本排版引擎2026-09-02 11:01
別再吹牛了,100% Vibe Coding 存在無法自洽的邏輯漏洞!2026-09-02 10:53
代碼是 AI 寫的,生產事故誰背鍋 ?2026-09-02 10:36
Pretext:值得關注的文本排版引擎2026-09-02 10:22
.NET 11 Runtime Async 詳解2026-09-02 10:17
Pretext:值得關注的文本排版引擎2026-09-02 10:02
代碼是 AI 寫的 ,生產事故誰背鍋 ?2026-09-02 09:10
[python] pywinauto使用指北2026-09-02 09:07
.NET 11 Runtime Async 詳解2026-09-02 09:02