C/C++ 通过SQLiteSDK增删改查

lyshark2023-11-30 10:17

SQLite，作为一款嵌入式关系型数据库管理系统，一直以其轻量级、零配置以及跨平台等特性而备受青睐。不同于传统的数据库系统，SQLite是一个库，直接与应用程序一同编译和链接，无需单独的数据库服务器进程，实现了数据库的零配置管理。这种设计理念使得SQLite成为许多嵌入式系统、移动应用和小型项目中的首选数据库引擎。

SQLite的特点包括：

  1. 嵌入式数据库引擎： SQLite 是一个嵌入式数据库引擎，意味着它是一个库，与应用程序一同编译和链接，而不是作为独立的进程运行。
  2. 零配置： 无需配置或管理。SQLite 不需要一个独立的数据库服务器进程，所有的操作都是直接在存储在文件中的数据库上执行。
  3. 轻量级： SQLite 是一个轻量级的数据库，相对于一些其他数据库管理系统来说，它的内存占用和资源消耗相对较小。
  4. 支持 SQL： SQLite 支持大部分标准的 SQL 语法，并提供了事务支持，包括隔离级别和回滚。
  5. 跨平台： SQLite 可以在各种操作系统上运行，包括 Windows、Linux、macOS 和其他嵌入式系统。
  6. 自给自足： SQLite 数据库是一个单一的磁盘文件，整个数据库被存储在一个文件中，这使得备份、复制或传输数据库变得非常容易。
  7. 开源： SQLite 是一个开源项目，采用公共领域授权（Public Domain License），可以在商业和非商业项目中免费使用。

SQLite 数据库以其独特的自给自足特性脱颖而出，整个数据库被存储在一个单一的磁盘文件中，使得备份、复制或传输数据库变得异常简单。而作为一款开源项目，SQLite采用了公共领域授权，可以在商业和非商业项目中免费使用。

由于该数据库的小巧和简洁所以在使用上也非常容易，当读者下载好附件以后会看到如下图所示的文件；

使用时只需要将sqlite3.h与sqlite3.c文件导入到项目中并使用#include "sqlite3.h"即可，无需做其他配置，图中的sqlite3.dll是动态库，sqlite3.exe则是一个命令行版本的数据库可在测试时使用它。

打开与关闭库

sqlite3_open 用于打开或创建一个 SQLite 数据库文件。该函数的原型如下：

c 复制代码 
int sqlite3_open(
  const char *filename,   /* Database filename (UTF-8) */
  sqlite3 **ppDb          /* OUT: SQLite db handle */
);
  • filename: 要打开或创建的 SQLite 数据库文件的路径。如果文件不存在，将会创建一个新的数据库文件。
  • ppDb: 用于存储 SQLite 数据库句柄（handle）的指针。SQLite 数据库句柄是与一个打开的数据库关联的结构，它在后续的 SQLite 操作中用作标识。

该函数返回一个整数值，代表函数的执行状态。如果函数成功执行，返回 SQLITE_OK。如果有错误发生，返回一个表示错误代码的整数值。可以通过 sqlite3_errmsg 函数获取更详细的错误信息。

sqlite3_close 用于关闭数据库连接的函数。其原型如下：

c 复制代码 
int sqlite3_close(sqlite3*);
  • sqlite3: 要关闭的 SQLite 数据库连接的句柄。

该函数返回一个整数值，用于表示函数的执行状态。如果函数成功执行，返回 SQLITE_OK。如果有错误发生，返回一个表示错误代码的整数值。

使用 sqlite3_close 函数可以释放与数据库连接相关的资源，并确保数据库文件被正确关闭。在关闭数据库连接之前，应该确保已经完成了所有需要执行的 SQL 语句，并在需要的情况下检查执行结果。

c 复制代码 
// 打开数据库并返回句柄
sqlite3* open_database(std::string database_name)
{
  int ref =-1;
  sqlite3 *db = 0;

  ref = sqlite3_open(database_name.c_str(), &db);
  if (ref == SQLITE_OK)
    return db;
  return false;
}

// 关闭数据库
bool close_database(sqlite3 *db)
{
  int ref = sqlite3_close(db);
  if (ref == SQLITE_OK)
    return true;
  return false;
}

执行查询语句

sqlite3_exec 用于执行 SQL 语句的高级接口函数。它的原型如下：

c 复制代码 
int sqlite3_exec(
  sqlite3* db,                    /* Database handle */
  const char* sql,                /* SQL statement, UTF-8 encoded */
  int (*callback)(                /* Callback function */
    void*,                        /* Callback parameter */
    int,                          /* Number of columns in the result set */
    char**,                       /* Array of column values */
    char**                        /* Array of column names */
  ),
  void* callback_param,           /* 1st argument to callback function */
  char** errmsg                   /* Error msg written here */
);
  • db: SQLite 数据库连接的句柄。
  • sql: 要执行的 SQL 语句，以 UTF-8 编码。
  • callback: 回调函数，用于处理查询结果的每一行数据。
  • callback_param: 传递给回调函数的参数。
  • errmsg: 用于存储错误消息的指针。

sqlite3_exec 函数执行一个或多个 SQL 语句，并对每一条语句的执行结果调用指定的回调函数。回调函数的原型如下：

c 复制代码 
int callback(
  void* callback_param, /* 参数，由 sqlite3_exec 传递给回调函数 */
  int num_columns,      /* 结果集中的列数 */
  char** column_values,  /* 指向结果集中当前行的列值的数组 */
  char** column_names    /* 指向结果集中列名的数组 */
);
  • callback_param: 回调函数的参数，由 sqlite3_exec 传递给回调函数。
  • num_columns: 结果集中的列数。
  • column_values: 指向结果集中当前行的列值的数组。
  • column_names: 指向结果集中列名的数组。

回调函数返回一个整数，用于指示是否继续执行后续的 SQL 语句。如果回调函数返回非零值，sqlite3_exec 将停止执行 SQL，并立即返回。

sqlite3_prepare_v2 用于准备 SQL 语句的接口函数。它的原型如下：

c 复制代码 
int sqlite3_prepare_v2(
  sqlite3* db,            /* Database handle */
  const char* sql,        /* SQL statement, UTF-8 encoded */
  int sql_len,            /* Length of SQL statement in bytes, or -1 for zero-terminated */
  sqlite3_stmt** stmt,    /* OUT: Statement handle */
  const char** tail       /* OUT: Pointer to unused portion of SQL statement */
);
  • db: SQLite 数据库连接的句柄。
  • sql: 要准备的 SQL 语句，以 UTF-8 编码。
  • sql_len: SQL 语句的长度，如果为 -1，则表示 SQL 语句以 null 结尾。
  • stmt: 用于存储准备好的语句句柄的指针。
  • tail: 用于存储未使用的 SQL 语句的指针。

sqlite3_prepare_v2 函数用于将 SQL 语句编译成一个 SQLite 语句对象（prepared statement）。这个对象可以被多次执行，每次执行时可以绑定不同的参数。stmt 参数将用于存储编译后的语句的句柄，以供后续的操作。

sqlite3_step 执行预编译 SQL 语句的接口函数。它的原型如下：

c 复制代码 
int sqlite3_step(sqlite3_stmt*);
  • sqlite3_stmt*: 由 sqlite3_prepare_v2 预编译的 SQL 语句的句柄。

sqlite3_step 函数用于执行由 sqlite3_prepare_v2 预编译的 SQL 语句。在执行过程中，可以通过不断调用 sqlite3_step 来逐行获取查询结果，直到结果集结束。对于非查询语句（如 INSERT、UPDATE、DELETE），sqlite3_step 函数执行一次即可完成操作。

该函数的返回值表示执行的结果，可能的返回值包括：

  • SQLITE_ROW: 成功获取一行数据。
  • SQLITE_DONE: 执行完成，没有更多的数据可用（用于非查询语句）。
  • 其他错误码，表示执行过程中出现了错误。

sqlite3_column_text 用于获取查询结果集中某一列的文本值。其原型为：

c 复制代码 
const unsigned char *sqlite3_column_text(sqlite3_stmt*, int iCol);
  • sqlite3_stmt*: 由 sqlite3_prepare_v2 预编译的 SQL 语句的句柄。
  • int iCol: 列的索引，从0开始。

该函数返回指向字符串值的指针，该字符串值是查询结果集中指定列的文本表示。需要注意的是，返回的指针指向 SQLite 内部的存储区，应该在使用完之后尽早释放资源。

sqlite3_column_int 用于获取查询结果集中某一列的整数值。其原型为：

c 复制代码 
int sqlite3_column_int(sqlite3_stmt*, int iCol);
  • sqlite3_stmt*: 由 sqlite3_prepare_v2 预编译的 SQL 语句的句柄。
  • int iCol: 列的索引，从0开始。

该函数返回查询结果集中指定列的整数表示。需要注意的是，如果该列不是整数类型，或者包含的数据无法转换为整数，那么返回的结果可能不是有效的整数值。

sqlite3_finalize 用于释放一个预备语句对象（prepared statement）。在使用 sqlite3_prepare_v2 函数准备 SQL 语句后，需要使用 sqlite3_finalize 来释放相应的语句对象。

该函数的原型为：

c 复制代码 
int sqlite3_finalize(sqlite3_stmt *pStmt);
  • sqlite3_stmt *pStmt: 指向要释放的语句对象的指针。

该函数返回 SQLITE_OK 表示成功，返回其他错误码表示失败。

c 复制代码 
// 执行SQL语句
bool exec_sql(sqlite3 *db, char *sql)
{
  char *error_code = 0;
  int ref = sqlite3_exec(db, sql, 0, 0, &error_code);
  if (ref == SQLITE_OK)
  {
    return true;
  }
  return false;
}

// 插入数据
bool insert_data(sqlite3 *db, char *sql)
{
  sqlite3_stmt *stmt = 0;

  // 插入前检查语句合法性, -1自动计算SQL长度
  int ref = sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, 0);
  if (ref == SQLITE_OK)
  {
    sqlite3_step(stmt);       // 执行语句
    sqlite3_finalize(stmt);   // 清理语句句柄
    return true;
  }
  sqlite3_finalize(stmt);
  return false;
}

// 查询数据集
bool select_data(sqlite3 *db, char *sql)
{
  sqlite3_stmt *stmt = 0;

  int ref = sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, 0);
  if (ref == SQLITE_OK)
  {
    // 每调一次sqlite3_step()函数，stmt就会指向下一条记录
    while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW)
    {
      // 取出第1列字段的值
      const unsigned char *name = sqlite3_column_text(stmt, 1);
      
      // 取出第2列字段的值
      int age = sqlite3_column_int(stmt, 2);
      std::cout << "姓名: " << name << " 年龄: " << age << std::endl;
    }
  }
  else
  {
    sqlite3_finalize(stmt);
    return false;
  }
  sqlite3_finalize(stmt);
  return true;
}

调用查询语句

创建数据库

首先打开了名为 "database.db" 的 SQLite 数据库，并创建了一个名为 "LySharkDB" 的表，该表格包含了id、name、age 和 msg四个字段。随后，通过执行 SQL 语句创建了这个表格。最后，关闭了数据库连接。这段代码主要用于数据库初始化操作，确保了数据库中包含了指定的表格结构。

c 复制代码 
int main(int argc, char *argv[])
{
  sqlite3* open_db = open_database("database.db");
  if (open_db != false)
  {
    bool create_table_ref;

    std::string sql = 
      "create table LySharkDB("
      "id int auto_increment primary key,"
      "name char(30) not null," 
      "age int not null,"
      "msg text default null"
      ")";

    // 运行创建表操作
    char run_sql[1024] = { 0 };
    strcpy(run_sql, sql.c_str());
    create_table_ref = exec_sql(open_db, run_sql);
  }

  close_database(open_db);
  std::system("pause");
  return 0;
}

上述代码运行后则可以创建一个数据库database.db表名为LySharkDB读者可以使用数据库工具打开该表，其结构如下所示；

插入数据测试

创建数据库后，接着就是插入数据测试，插入时可以使用insert_data，如下代码项数据库中插入5条记录；

c 复制代码 
int main(int argc, char *argv[])
{
  sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
  if (open_db != false)
  {
    bool create_table_ref;

    // 运行插入记录
    if (create_table_ref == true)
    {
      bool insert_ref = 0;
      insert_ref = insert_data(open_db, "insert into LySharkDB(id,name,age,msg) values(1,'lyshark',1,'hello lyshark');");
      insert_ref = insert_data(open_db, "insert into LySharkDB(id,name,age,msg) values(2,'guest',2,'hello guest');");
      insert_ref = insert_data(open_db, "insert into LySharkDB(id,name,age,msg) values(3,'admin',3,'hello admin');");
      insert_ref = insert_data(open_db, "insert into LySharkDB(id,name,age,msg) values(4,'wang',4,'hello wang');");
      insert_ref = insert_data(open_db, "insert into LySharkDB(id,name,age,msg) values(5,'sqlite',5,'hello sql');");
      if (insert_ref == true)
      {
        std::cout << "插入完成" << std::endl;
      }
    }
  }
  close_database(open_db);
  std::system("pause");
  return 0;
}

插入后，打开数据库管理软件，可看到插入后的记录；

查询与删除数据

而查询删除与增加记录，我们这里直接使用exec_sql()函数，通过传入不同的SQL语句实现。

c 复制代码 
int main(int argc, char *argv[])
{
  sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
  if (open_db != false)
  {
    // 删除记录
    bool delete_ref = exec_sql(open_db, "delete from LySharkDB where id = 5;");
    if (delete_ref == true)
    {
      std::cout << "删除完成." << std::endl;
    }

    // 更新记录
    bool update_ref = exec_sql(open_db, "update LySharkDB set name='lyshark' where id = 4;");
    if (update_ref == true)
    {
      std::cout << "更新完成." << std::endl;
    }

    // 查询数据
    bool select_ref = select_data(open_db, "select * from LySharkDB;");
    if (select_ref == true)
    {
      std::cout << "查询完毕." << std::endl;
    }
  }
  close_database(open_db);
  std::system("pause");
  return 0;
}

执行更新后的表记录如下所示；

查询区间数据

首先创建一些数据集，这里通过循环生成并插入数据，如下代码中新建一个TimeDB数据表，其中有三个字段uid,host_time,cpu_value；

c 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
#include <vector>
#include <time.h>
#include "sqlite3.h"

#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <boost/format.hpp>

using namespace std;
using namespace boost;

// 获取本地时间日期
std::string get_local_datetime()
{
	char ct[80];
	time_t  tt;
	struct tm *tblock;

	tt = time(NULL);
	tblock = localtime(&tt);

	strftime(ct, sizeof(ct), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tblock);
	return ct;
}

// 初始化创建表结构
void Init_Database()
{
	sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
	if (open_db != false)
	{
		bool create_table_ref;
		std::string sql =
			"create table TimeDB("
			"uid primary key,"
			"host_time char(128) not null,"
			"cpu_value int not null"
			");";
		char run_sql[1024] = { 0 };
		strcpy(run_sql, sql.c_str());
		exec_sql(open_db, run_sql);
	}
	close_database(open_db);
}

// 批量生成时间字符串并插入数据表
void Insert_Test()
{
	sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
	for (int x = 0; x < 1000; x++)
	{
		// 获取本地日期时间
		std::string local_times = get_local_datetime();
		std::string format_string = boost::str(boost::format("insert into TimeDB(uid,host_time,cpu_value) values(%d,'%s',%d);") % x %local_times %x);

		std::cout << "执行SQL: " << format_string << std::endl;

		char run_sql[1024] = { 0 };
		strcpy(run_sql, format_string.c_str());
		insert_data(open_db, run_sql);
		_sleep(1000);
	}
	close_database(open_db);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
	Init_Database();
	Insert_Test();

	std::system("pause");
	return 0;
}

如下是五分钟的模拟数据；

当有了数据则再查询，代码中Select_Time_List函数演示了如何通过时间查询一个区间的数据，并返回一个容器列表给被调用者使用，查询代码如下所示；

c 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
#include <vector>
#include <time.h>
#include "sqlite3.h"

#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <boost/format.hpp>

using namespace std;
using namespace boost;

// 打开数据库并返回句柄
sqlite3* open_database(std::string database_name)
{
	int ref = -1;
	sqlite3 *db = 0;

	ref = sqlite3_open(database_name.c_str(), &db);
	if (ref == SQLITE_OK)
		return db;
	return false;
}

// 关闭数据库
bool close_database(sqlite3 *db)
{
	int ref = sqlite3_close(db);
	if (ref == SQLITE_OK)
		return true;
	return false;
}

// 执行SQL语句
bool exec_sql(sqlite3 *db, char *sql)
{
	char *error_code = 0;
	int ref = sqlite3_exec(db, sql, 0, 0, &error_code);
	if (ref == SQLITE_OK)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

// 插入数据
bool insert_data(sqlite3 *db, char *sql)
{
	sqlite3_stmt *stmt = 0;

	// 插入前检查语句合法性, -1自动计算SQL长度
	int ref = sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, 0);
	if (ref == SQLITE_OK)
	{
		sqlite3_step(stmt);       // 执行语句
		sqlite3_finalize(stmt);   // 清理语句句柄
		return true;
	}
	sqlite3_finalize(stmt);
	return false;
}

// 查询数据集
bool select_data(sqlite3 *db, char *sql)
{
	sqlite3_stmt *stmt = 0;

	int ref = sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, 0);
	if (ref == SQLITE_OK)
	{
		// 每调一次sqlite3_step()函数，stmt就会指向下一条记录
		while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW)
		{
			// 取出第1列字段的值
			const unsigned char *name = sqlite3_column_text(stmt, 1);

			// 取出第2列字段的值
			int age = sqlite3_column_int(stmt, 2);
			std::cout << "姓名: " << name << " 年龄: " << age << std::endl;
		}
	}
	else
	{
		sqlite3_finalize(stmt);
		return false;
	}
	sqlite3_finalize(stmt);
	return true;
}

// 获取本地时间日期
std::string get_local_datetime()
{
	char ct[80];
	time_t  tt;
	struct tm *tblock;

	tt = time(NULL);
	tblock = localtime(&tt);

	strftime(ct, sizeof(ct), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tblock);
	return ct;
}

// 初始化创建表结构
void Init_Database()
{
	sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
	if (open_db != false)
	{
		bool create_table_ref;
		std::string sql =
			"create table TimeDB("
			"uid primary key,"
			"host_time char(128) not null,"
			"cpu_value int not null"
			");";
		char run_sql[1024] = { 0 };
		strcpy(run_sql, sql.c_str());
		exec_sql(open_db, run_sql);
	}
	close_database(open_db);
}

// 批量生成时间字符串并插入数据表
void Insert_Test()
{
	sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
	for (int x = 0; x < 1000; x++)
	{
		// 获取本地日期时间
		std::string local_times = get_local_datetime();
		std::string format_string = boost::str(boost::format("insert into TimeDB(uid,host_time,cpu_value) values(%d,'%s',%d);") % x %local_times %x);

		std::cout << "执行SQL: " << format_string << std::endl;

		char run_sql[1024] = { 0 };
		strcpy(run_sql, format_string.c_str());
		insert_data(open_db, run_sql);
		_sleep(1000);
	}
	close_database(open_db);
}

// 查询时间区间并返回 传入开始时间与结束时间,过滤出特定的记录
bool Select_Time_List(sqlite3 *db, std::vector<std::map<std::string, int>> &time_ref, std::string start_time, std::string end_time)
{
	sqlite3_stmt *stmt = 0;
	std::string format_string = boost::str(boost::format("select * from TimeDB where host_time >= '%s' and host_time <= '%s';") % start_time %end_time);

	char run_sql[1024] = { 0 };
	strcpy(run_sql, format_string.c_str());

	int ref = sqlite3_prepare_v2(db, run_sql, -1, &stmt, 0);
	if (ref == SQLITE_OK)
	{
		while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW)
		{
			std::map < std::string, int > ptr;

			// 取出第一个和第二个字段
			const unsigned char *time_text = sqlite3_column_text(stmt, 1);
			const int cpu_value = sqlite3_column_int(stmt, 2);

			// 放入一个map容器中
			ptr[boost::lexical_cast<std::string>(time_text)] = cpu_value;
			time_ref.push_back(ptr);
		}
		sqlite3_finalize(stmt);
		return true;
	}
	sqlite3_finalize(stmt);
	return false;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	sqlite3* open_db = open_database("./database.db");
	//Init_Database();
	//Insert_Test();

	// 查询 2023-11-25 19:52:31 - 2023-11-25 19:53:35 区间内的所有的负载情况
	std::vector<std::map<std::string, int>> db_time;
	bool is_true = Select_Time_List(open_db, db_time, "2023-11-25 19:52:31", "2023-11-25 19:53:35");
	if (is_true == true)
	{
		for (int x = 0; x < db_time.size(); x++)
		{
			// 输出该区间内的数据
			std::map < std::string, int>::iterator ptr;
			for (ptr = db_time[x].begin(); ptr != db_time[x].end(); ptr++)
			{
				std::cout << "时间区间: " << ptr->first << " CPU利用率: " << ptr->second << std::endl;
			}
		}
	}
	std::system("pause");
	return 0;
}

例如代码中我们查询2023-11-25 19:52:31 - 2023-11-25 19:53:35这个区间内的数据信息，并返回一个map容器给被调用者，运行效果如下所示；

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