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🗣 Wd提问: MySQL源码词法分析

🤖 Ai回答:
在 MySQL 源码中，词法分析（Lexical Analysis）是 SQL 解析过程的第一步，其目的是将输入的 SQL 字符串按语法规则分解为一系列“词法单元”（Token），例如关键字、标识符、常量、运算符、分隔符等。这个过程通常由一个词法分析器（Lexer）完成。

MySQL 的词法分析器主要位于源码中的 `sql/` 目录下，核心文件是：

sql/lex.h // 词法分析器结构定义
sql/lex.cpp // 词法分析器实现（含扫描器逻辑）
sql/sql_lex.h // 与解析器交互的结构
sql/sql_lex.cc // 主要的词法分析函数实现

一、词法分析器的工作流程

MySQL 的词法分析器是一个手动编写的状态机驱动的扫描器（不是用 Lex/Yacc 自动生成），它从输入字符串逐字符读取，根据当前状态和字符判断应生成哪个 Token。

核心数据结构：

cpp
struct st_lex_token {
enum enum_token {
TK_NONE,
TK_IDENTIFIER, // 标识符（如表名、列名）
TK_STRING, // 字符串常量
TK_NUMBER, // 数字常量
TK_OPERATOR, // 运算符（如 +, -, =, ）
TK_KEYWORD, // 关键字（如 SELECT, FROM, WHERE）
TK_PUNCTUATION, // 标点符号（如 ;, (, ), ,）
TK_EOF // 文件结束
} type;

const char *text; // Token 文本内容
size_t length;
uint32 line_number; // 所在行号
};

词法分析器通过 `LEX` 结构体管理上下文：

cpp
struct LEX {
char *query; // 输入 SQL 字符串
char *ptr; // 当前扫描位置
char *end; // 字符串末尾
int line_number; // 当前行号
// 其他状态信息...
};

二、词法分析的主要步骤

1、初始化：设置输入字符串，当前位置指针指向开头。
2、逐字符扫描：读取每个字符，根据当前状态判断是否构成一个 Token。
3、识别 Token 类型：
如果是字母 → 可能是标识符或关键字
如果是数字 → 数值常量
如果是引号 → 字符串常量
如果是空格/换行 → 跳过（除非在特定上下文中需要保留）
如果是特殊符号（如 `=`, `+`, `(`）→ 单字符 Token
4、状态机转换：使用 `switch-case` 或状态表控制不同字符下的行为。
5、返回 Token：将识别出的 Token 放入 Token 列表或传递给下一阶段（语法分析器）。

三、关键函数示例（简化版）

在 `sql/lex.cpp` 中，核心函数是：

cpp
st_lex_token* get_next_token(LEX *lex)
{
while (*lex-ptr == ' ' *lex-ptr == '\t' *lex-ptr == '\n')
advance(lex); // 跳过空白

if (!*lex-ptr) return nullptr; // EOF

char c = *lex-ptr;

if (isalpha(c)) {
return parse_identifier(lex);
}
else if (isdigit(c)) {
return parse_number(lex);
}
else if (c == '\'' c == '') {
return parse_string(lex, c);
}
else if (c == '`') {
return parse_backtick_identifier(lex);
}
else if (is_punctuation(c)) {
return parse_punctuation(lex, c);
}
else {
// 未知字符，报错或跳过
return error_token(lex, Unknown character);
}
}

示例：解析标识符

cpp
st_lex_token* parse_identifier(LEX *lex)
{
const char *start = lex-ptr;
while (isalnum(*lex-ptr) *lex-ptr == '_' *lex-ptr == '$') {
lex-ptr++;
}

size_t len = lex-ptr start;
std::string ident(start, len);

// 检查是否是关键字
enum_sql_command cmd = keyword_lookup(ident.c_str(), len);
if (cmd != SQLCOM_NONE) {
return create_keyword_token(cmd, ident.c_str(), len);
}
else {
return create_identifier_token(ident.c_str(), len);
}
}

四、关键词匹配机制

MySQL 使用一个预定义的关键词表（`key_word_list`）进行快速查找：

cpp
static const struct {
const char *name;
enum_sql_command command;
} key_word_list[] = {
{SELECT, SQLCOM_SELECT},
{FROM, SQLCOM_FROM},
{WHERE, SQLCOM_WHERE},
...
};

通过 `keyword_lookup()` 函数，根据标识符文本快速判断是否为关键字，并返回对应命令类型。

五、支持的 Token 类型

MySQL 词法分析器支持以下主要 Token 类型：

| Token 类型 | 示例 |

| `TK_IDENTIFIER` | `user`, `table_name` |
| `TK_STRING` | `'hello'`, `world` |
| `TK_NUMBER` | `123`, `3.14` |
| `TK_KEYWORD` | `SELECT`, `INSERT` |
| `TK_OPERATOR` | `=`, ``, `+`, `-` |
| `TK_PUNCTUATION` | `;`, `(`, `)`, `,` |
| `TK_EOF` | 文件结尾 |

六、特殊处理

1、引号标识符（反引号）

MySQL 支持使用反引号包裹标识符，允许包含空格、关键字等：

sql
SELECT `user name` FROM `table`;

词法分析器在遇到反引号时会持续读取直到遇到下一个反引号为止。

2、字符串转义

支持转义字符如 `\n`, `\t`, `\\`, `\'`, `\` 等，词法分析器在解析字符串时需处理这些转义。

3、注释

MySQL 支持多行注释 `/* ..、*/` 和单行注释 ` ...`，词法分析器在扫描时会跳过这些内容，不生成 Token。

七、词法分析器与语法分析器的协作

词法分析器输出 Token 流，语法分析器（由 `sql/sql_yacc.yy` 生成）使用这些 Token 构建抽象语法树（AST）。例如：

sql
SELECT id FROM users WHERE age 18;

词法分析器生成如下 Token 序列：

TK_KEYWORD (SELECT)
TK_IDENTIFIER (id)
TK_KEYWORD (FROM)
TK_IDENTIFIER (users)
TK_KEYWORD (WHERE)
TK_IDENTIFIER (age)
TK_OPERATOR ()
TK_NUMBER (18)
TK_PUNCTUATION (;)

然后语法分析器根据这些 Token 构造 SQL 语句的结构。

八、调试与测试

MySQL 提供了词法分析器的调试工具：

使用 `debug` 启动时打印词法分析过程
在 `sql/lex.h` 中有 `define DEBUG_LEX` 开关
单元测试位于 `mysql-test/t/` 下，如 `test_lex.test`

九、总结

MySQL 的词法分析器是一个手工编写的、基于状态机的扫描器，它负责将原始 SQL 字符串分解为结构化的 Token 流。虽然没有使用 Lex 工具自动生成，但其设计灵活、功能完整，能够处理复杂的 SQL 语法，包括标识符、字符串、注释、关键字等。

词法分析是 SQL 解析的基础，后续的语法分析、语义分析、优化器、执行引擎都依赖于它的正确输出。

✅ 建议学习路径：

1、阅读 `sql/lex.cpp` 和 `sql/lex.h`
2、查看 `key_word_list` 和 `keyword_lookup()` 实现
3、跟踪 `get_next_token()` 的调用链
4、编写简单 SQL 测试，观察词法分析结果
5、对比其他数据库（如 PostgreSQL、SQLite）的词法分析方式

如果你希望深入研究某一部分（如如何处理嵌套注释、如何支持多语言字符集等），可以进一步提问！

📚 参考文档：

MySQL Source Code: `sql/lex.*`
MySQL Manual: [SQL Syntax](https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/sql-syntax.html)
Lex/Yacc vs Hand-written Lexer 对比文章

如有具体代码片段或问题，欢迎贴出，我会帮你详细解析！

Ai作答

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