SQLite3源程序分析
作者：空转
本文分析的SQLite版本为3.6.18。现在已经变成3.6.20了，但本文中所涉及的内容变化不大。读者最好能下载一个源程序，然后将本文与源程序对照阅读。这样也有利于发现本文的错误，说实话吧，我写的时候是连分析带猜的，错误肯定很多。
参考文献：
1-The Definitive Guide to SQLite . Michael Owens：比较经典的SQLite著作。我边看边翻译了其中的部分内容，但翻得不好，大家还是看原文吧。
2-SQLite文件格式分析_v102 . 空转：我写的，写得特好。现在是v102版，跟前面的版本相比增加了不少背景知识，对文件格式的介绍算是很全面了。看本文之前，应该先浏览一下此参考文献。
1. SQLite3程序分析
1.1. 主程序流程
所谓“主程序”是指SQLite所提供的命令行处理程序（CLP）。通过对它的分析可以对SQLite源程序建立整体概念，比一上来就直接分析单独API的处理过程要容易。CLP的主要程序都在shell.c中。
CLP的执行流程很简单：循环接受用户输入的SQL命令，处理SQL命令。命令的执行都是调用sqlite3_exec()函数完成，也就是采用的是“执行封装的Query”的形式[1]。 程序定义了一个功能比较强大的回叫函数来处理SQL命令执行的返回结果： static int callback(void *pArg, int nArg, char **azArg, char **azCol);
程序定义了9种回显的形式，通过一个callback_data结构来对回显参数进行配置。
1.1.1. 程序主函数
程序的main()函数在shell.c的尾部，简化后的main()函数的执行过程主要分为5步：
1. 设置回显参数 2. 取数据库文件名 3. 打开数据库
4. 循环处理SQL命令 5. 关闭数据库 如下：
int main(int argc, char **argv){ struct callback_data data; //回显参数 int rc = 0;
Argv0 = argv[0]; main_init(&data); //设置默认的回显形式 //取数据库文件名，如没有，默认为内存数据库 data.zDbFilename = argv[1]; data.out = stdout; /* 如果数据库文件存在，则打开它。 ** 如果不存在，先不打开（现在什么都不做）， ** 可以防止用户因错误的输入而创建空文件。 */ if( access(data.zDbFilename, 0)==0 ){ open_db(&data); } printf( \ \ \ sqlite3_libversion() ); rc = process_input(&data, 0); if( db ){ //关闭数据库 if( sqlite3_close(db)!=SQLITE_OK ){ fprintf(stderr,\ } } return rc; }
说明：上述函数与源程序相比做了很大的简化，去掉的部分不是不重要的，而是“可以不解释”的。实用程序的流程一般都是复杂的，SQLite也不例外。本文按照自己的主线进行介绍，只求能说明问题（自圆其说），主线之外的东西，不管重不重要，都尽量忽略。后面的函数也存在这样情况，就不再说明了。
回显参数的设置就不再介绍了，参考源程序的callback()函数和callback_data结构，有关回叫函数的使用见参考文献一。下面介绍数据库的打开过程。
1.1.2. 打开数据库
数据库文件的打开过程在SQLite的权威文档中有介绍，过程如下图：
图1-1 数据库文件的打开过程
在CLP中打开数据库，比上图又多了两层，其调用层次如下： 1-main()： 位于shell.c。
从命令行参数中得到数据库名，如果数据库文件存在，则打开它。
2-open_db()： 位于shell.c。
功能：确认数据库是否已经打开。如果已打开，则什么都不做。如果没有，则打开它。如果打开失败，输出一个错误信息。
3-sqlite3_open()： 位于main.c。
功能：打开一个数据库。
该函数中只包含对opendatabase()的调用，但调用的参数与sqlite3_open_v2()所使用的参数不同。
4-opendatabase()： 位于main.c。
功能：这个函数为sqlite3_open()和sqlite3_open16()工作，打开一个数据库。数据库文件名\采用UTF-8编码。
先生成各类标志什么的，然后生成默认的排序法。当需要生成数据库后台驱动时，调用sqlite3BtreeFactory()。
在此函数中真正分配sqlite结构的空间：db = sqlite3MallocZero( sizeof(sqlite3) )。
在调用sqlite3BtreeFactory()之前，需要对db的一些域进行设置。
5-sqlite3BtreeFactory() 位于main.c。 功能：本函数创建到数据库BTree驱动的连接。如果zFilename是文件名，则打开并使用它。 如果zFilename是\，则使用内存数据库（在连接断开时释放）。
如果zFilename为空且数据库是虚拟（virtual）的，则只是暂时使用，在连接断开时被删除。 虚拟数据库可以是磁盘文件或就在内存中，由sqlite3TempInMemory()函数来决定是哪一种情况。
6-sqlite3BtreeOpen()： 位于btree.c。
功能：打开一个数据库文件。
由于在sqlite3BtreeFactory()中已经调用过sqlite3TempInMemory()函数，所以此处逻辑稍简单了一些。
zFilename是数据库文件名。如果zFilename为空，创建一个具有随机文件名的数据库，这个数据库会在调用sqlite3BtreeClose()时被删除。
如果zFilename是\，创建内存数据库，并在关闭时被释放。
如果此Btree是共享缓冲区的候选者，则尝试寻找一个已存在的BtShared来共享。（参本文后面关于内存数据结构的介绍）
如果不是共享缓冲区的候选者或未找到已存在的BtShared，则调用sqlite3PagerOpen()函数打开文件。
文件打开之后，调用sqlite3PagerReadFileheader()来读文件头中的配置信息。
7-sqlite3PagerOpen()： 位于pager.c。
功能：分配并初始化一个新Pager对象，将其指针放到*ppPager。 该pager会在调用sqlite3PagerClose()时被释放。 zFilename参数是要打开的数据库文件的路径。 如果zFilename为空，创建随机文件名的文件。
如果zFilename为\，所有信息都放到缓冲区中，不会被写入磁盘。这用来实现内存数据库。
如果pager对象已分配且指定文件打开成功，返回SQLITE_OK并将*ppPager指向新pager对象。
如果有错误发生，*ppPager置空并返回错误代码。
执行过程是：先申请空间，再调用sqlite3OsOpen()打开文件（如果需要），再根据打开的文件设置内存。
8-sqlite3OsOpen()： 位于os.c。
功能：打开一个文件，与具体的操作系统无关。
是一种VFS封装。VFS的意思是\，虚拟文件系统。 本函数只有几条语句，只有一条关键语句：
rc = pVfs->xOpen(pVfs, zPath, pFile, flags & 0x7f1f, pFlagsOut);
对于Win32操作系统，该语句实际调用的是winOpen()函数。
9-winOpen()： 位于os_win.c。
功能：打开一个Windows操作系统文件。
先将文件名转换为操作系统所使用的编码。再设置一系列参数。 最终调用操作系统函数CreateFileA()打开文件。
10-CreateFileA()： 位于WINBASE.H。 功能：
打开文件名所指定的文件。如果文件不存在，则创建。
1.1.3. 循环处理SQL命令
SQL命令的处理是由process_input()函数完成的。该函数还完成”.”命令的处理，这我们就不管了。简化后的process_input()函数如下：
static int process_input(struct callback_data *p, FILE *in){ while( 1 ){ zLine = one_input_line(zSql, in); if( zLine && zLine[0]=='.' && nSql==0 ){ rc = do_meta_command(zLine, p); continue; } rc = sqlite3_exec(p->db, zSql, callback, p, &zErrMsg); if( rc || zErrMsg ){ 处理出错信息; } } return errCnt; }
这么简化应该就不用解释了。
1.2. SQL命令编译与执行的过程 1.2.1. sqlite3_exec()函数
函数sqlite3_exec()位于文件legacy.c的尾部，其函数头为： int sqlite3_exec(
sqlite3 *db, /* 一个打开的数据库连接 */ const char *zSql, /* 要执行的SQL语句 */ sqlite3_callback xCallback, /* 回叫函数 */
