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libpq SDK 发送 SQL 和解析结果

2023-05-29

在先前的文章中，我们介绍了 libpq 与 PostgreSQL 建立连接的流程与逻辑。当用户拥有了 PGconn 连接对象后，即可通过 PGconn 与 PostgreSQL 进行交互，发送业务请求。

本次技术贴将详细讲解：当用户建立连接后，如何发送 SQL 语句、获取结果对象、查看错误信息等。

一、PGconn 对象

当用户通过 PQconnectdb, PQconnectdbParams, PQsetdbLogin 尝试与 PostgreSQL 服务器建立连接后，无论成功与否，libpq 会返回一个 PGconn 对象给用户，该对象封装了连接的信息，比如：

dbName — 数据库名称
pguser — 用户名
status — 连接状态
errorMessage — 错误信息

用户可以通过 PQstatus (<PGconn对象>) 获取到连接状态，如果状态为 CONNECTION_OK ，即说明已经成功连接数据库，并且状态健康；若连接失败，可以通过 PQerrorMessage (<PGconn对象>) 获取到错误的具体信息。

在之后发送 SQL Command 等操作中，都需要将 PGconn 对象作为入参才可以进行。

二、命令执行函数

在成功连接数据库并且获取到 PGconn 对象后，用户即可使用 PQexec 上传命令并且等待结果：

PGresult *PQexec(PGconn *conn, const char *command)

通过 PQexec 返回来的 PGresult 对象和 PGconn 是类似的逻辑：PGresult 里面封装了单个 SQL 命令的查询结果，比如：

Tuples — 元组
resultStatus — 结果状态
errMsg — 错误信息

用户可以通过 PQresultStatus (<PGresult 对象>) 获取到结果状态，如果状态为 PGRES_COMMAND_OK，说明已经成功执行了命令，但是没有返回任何的值；如果状态为 PGRES_TUPLES_OK，说明成功执行命令，并且返回值已经存在了 tuples 中。

if (PQresultStatus(*pgres) != PGRES_COMMAND_OK) {
    //error handling
  }

三、SQL 注入 PQExecParam

当数据库服务器被错误地引导，将查询的动态参数视为查询文本的一部分时，就会发生 SQL 注入。比如查询文本内容本身就是“DROP TABLE STUFENTS”，可能会产生 SQL 注入。

为避免这种情况，PostgreSQL 通过协议将动态参数作为单独的实体发送，PQExecParam 就是其中一种方法：

PGresult *PQexecParams(PGconn *conn,
                       const char *command,
                       int nParams,                       
                       const Oid *paramTypes,                       
                       const char *const *paramValues,                       
                       const int *paramLengths,                       
                       const int *paramFormats,                       
                       int resultFormat);

PQExecParam 与 PQExec 很像，但提供了额外的功能：参数值可以与命令字符串本身分开指定，查询的结果也可以被指定为文本或者二进制。

conn：PGconn 对象
command: SQL 字符串命令
nParams: 提供的参数数量
paramTypes: 参数符号的数据类型
paramValues: 指定参数的实际值
paramLengths: 指定二进制格式参数的实际数据长度
paramFormats: 指定参数是文本还是二进制
resultFormat: 获取文本格式还是二进制格式结果

除了避免容易出错的引用和转义之外，PQExecParam 只允许在字符串中有最多一个 SQL 命令。

四、错误处理

当出现错误的时候，除了上文提到的 PQerrorMessage，也可以通过 PQresultErrorField 获取到 PGresult 的相应错误信息：

char *PQresultErrorField(const PGresult *res, int fieldcode)

fieldcode 是 libpq 定义的错误消息字段的标识符：

#define PG_DIAG_SEVERITY    'S'
#define PG_DIAG_SQLSTATE    'C'
#define PG_DIAG_MESSAGE_PRIMARY 'M'
#define PG_DIAG_MESSAGE_DETAIL  'D'
#define PG_DIAG_MESSAGE_HINT  'H'
#define PG_DIAG_STATEMENT_POSITION 'P'
#define PG_DIAG_INTERNAL_POSITION 'p'
#define PG_DIAG_INTERNAL_QUERY  'q'
#define PG_DIAG_CONTEXT      'W'
#define PG_DIAG_SCHEMA_NAME    's'
#define PG_DIAG_TABLE_NAME    't'
#define PG_DIAG_COLUMN_NAME    'c'
#define PG_DIAG_DATATYPE_NAME  'd'
#define PG_DIAG_CONSTRAINT_NAME 'n'
#define PG_DIAG_SOURCE_FILE    'F'
#define PG_DIAG_SOURCE_LINE    'L'
#define PG_DIAG_SOURCE_FUNCTION 'R'

比如用户可以通过 PQresultErrorField (pqres, PG_DIAG_SQLSTATE) 获取到返回的 PostgreSQL error code。

五、获取结果

如果获取到的结果对象状态良好，用户即可使用 PQntuples 获取列数，PQnfields 获取行数， PQfname 获取列名，PQgetvalue 获取某一行某一列的结果。

void printPGresult(PGresult *res) {
  std::cout << PQntuples(res) << "tuples, " << PQnfields(res) << " fields" 
             << std::endl;  
  // print column name  
  for (int i = 0; i < PQnfields(res); i++) {
      std::cout << PQfname(res, i) << "\t";    
  }    
  std::cout << std::endl;    
  // print column values    
  for (int i = 0; i < PQntuples(res); i++) {
      for (int j = 0; j < PQnfields(res); j++) {   
         std::cout << PQgetvalue(res, i, j) << "\t";        
      }        
      std::cout << std::endl;
    }
}

在此次 PGresult 操作结束之后，无论是否成功获取到结果，都需要使用 PQclear (<PGresult对象>) 清理结果，以免出现内存泄露的问题。

六、总结

通过 libpq 与 PostgreSQL 建立连接之后，可以通过 libpq 所在的 client 端发送 SQL 接收结果，或获取错误信息。为了避免 SQL 注入的问题，用户可以使用相应的协议或者是函数避免错误的产生。

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