SQLite 中的内部数据类型和记录格式

Source: Dev.to

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git‑lrc：用于检查 AI 生成代码的 Git Hook

你好，我是 Maneshwar。我正在开发 git‑lrc，这是一款在代码进入你的仓库之前审查 AI 代理生成代码的 Git Hook。

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SQLite 虚拟机（VM）内部

到目前为止，我们已经了解了 VM 如何执行指令、管理游标以及在字节码程序中移动。
今天我们深入探讨更为基础的内容：

在 VM 中到底什么是“值”？

在一个值被写入磁盘、在 WHERE 子句中进行比较，或通过 sqlite3_step() 返回之前，它都以 内存对象 的形式存在于 VM 中。理解这种表示方式是把握 SQLite 灵活性的关键。

• VM 使用任意数量的编号内存位置（寄存器）。
• 每个寄存器一次只能保存 一个值。

所有在 VM 中处理的值必须属于 五种原始存储类型 之一：

SQLite 的执行引擎内部 没有其他原始类型。无论值来源于磁盘、表达式还是绑定参数，最终都会归为这五类之一。

物理表示

缓存的备用表示

某些值可以 同时缓存多种表示。
例如，值 123 可能以以下形式存在：

• INTEGER 123
• REAL 123.0
• TEXT "123"

当需要时，VM 会保持这些表示同步，从而在表达式求值过程中避免重复转换。

BLOB 和 NULL 不能拥有备用表示；它们始终保持原样。

如果需要进行转换（例如比较 TEXT 与 INTEGER），VM 会 按需进行隐式类型转换。SQLite 的动态类型模型在很大程度上依赖这种灵活性。

检查存储类型

SELECT a, typeof(a) FROM t1;

在 C‑API 层面，sqlite3_column_type() 会返回由 sqlite3_step() 返回的值的存储类。

Mem 对象

在内部，几乎所有 VM 中的值都以 Mem 对象的形式表示。Vdbe.aMem 数组的每个元素就是这样一个结构体。

Mem 对象的概念布局

• 实际的值
• 描述当前存储类型的标志位
• 编码相关的元数据
• 缓存的备用表示

不变式： 一个值始终只有 唯一的规范存储类，即使缓存了多种表示。存储类标志指示哪种表示是规范的。

这种 存储类 与 缓存表示 的区分实现了：

• 显式类型
• 动态类型强制转换
• 高效的比较语义

—全部在运行时无需严格的模式约束即可完成。

记录 vs. 寄存器

寄存器中的单个值 并不是 直接存入 B‑tree 的内容。VM 首先将它们组合成 记录——逻辑上连续的字节串，包含：

• 键
• 可选的负载（值部分）

虽然树模块可能在页面或溢出区之间物理拆分记录，但在 VM 看来它仍是一个连续的字节序列。记录的格式化完全由 VM 负责，树模块仅负责存取这些字节串。

两种概念化的记录格式化方式

---------------------------------------------------------------------| | Fixed‑length | 每列占用预定的空间；记录大小固定；可能需要填充；列大小在创建表时已确定。 | | Variable‑length | 列大小随记录而变化；无需填充；记录大小取决于实际数据；偏移量必须动态计算。 |

SQLite 使用 可变长度格式的变体，因为它提供了：

• 更小的数据库文件（无多余填充）
• 更快的 I/O（移动的字节更少）
• 支持动态的显式类型

这点至关重要：SQLite 允许 INTEGER 列存储 TEXT，TEXT 列存储数字，或任何列存储 NULL。可变长度格式使得在没有结构约束的情况下实现这一点成为可能。

显式类型

传统数据库在 模式 层面强制类型。SQLite 在 值 层面强制类型——显式类型。每个值携带其自己的存储类，独立于列声明。这也是 Mem 对象会将类型标志与值本身一起存储的原因。

示例

INSERT INTO t1(c1) VALUES (123);   -- stores an INTEGER
INSERT INTO t1(c1) VALUES ('abc'); -- stores a TEXT

即使 c1 被声明为 TEXT，这两行也可以共存。

在接下来的章节中，我们将探讨这种显式类型模型如何与以下内容交互：

• 记录头部
• 序列类型
• 磁盘上的编码

理解 SQLite 的字节级记录编码将使得虚拟机、Mem 对象以及 B‑tree 层的设计恰到好处。

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