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使用 C++创建一个简易的数据库管理系统 (DBMS)

news 2025/9/16 15:11:39

在数据库领域，数据库管理系统 (DBMS) 是一个软件系统，它提供与用户、其他应用程序和数据库之间的接口，用于存储、检索、更新和管理数据。在这篇博客中，我们将学习如何使用 C++ 创建一个简易的 DBMS，包括事务、并发控制、索引和数据持久化功能。

1. 数据结构设计

首先，我们需要设计一些基础的数据结构，如下所示：

class Record {
public:
std::map<std::string, std::string> fields;

void setField(const std::string& key, const std::string& value);
std::string getField(const std::string& key) const;
};

class Index {
public:
std::map<std::string, std::vector<Record*>> indexMap;

void add(const std::string& key, Record* record);
std::vector<Record*> query(const std::string& key);
};

class Table {
private:
std::mutex mtx; // 用于并发控制的互斥锁
public:
std::vector<Record> records;
Index index;

void insert(const Record& record);
std::vector<Record> query(const std::string& key, const std::string& value);
};

class SimpleDBMS {
private:
std::ofstream transactionLog; // 用于数据持久化的事务日志

public:
std::map<std::string, Table> tables;

SimpleDBMS();
Table& createTable(const std::string& tableName);
Table& getTable(const std::string& tableName);
void transaction(const std::string& tableName, const Record& record); // 事务操作示例
};

2. 实现事务、并发控制、索引和数据持久化功能

事务：我们使用一个简单的事务日志来实现事务控制。每次修改数据前，先记录到日志。
并发控制：我们使用简单的互斥锁进行并发控制。
索引：我们使用一个简单的内存中的哈希表来实现索引。
数据持久化：我们使用文件来保存和加载数据。

3. 示例

int main() {
SimpleDBMS db;

// 创建表
Table& users = db.createTable("users");

// 事务性插入
Record r1;
r1.setField("name", "Alice");
r1.setField("age", "25");
db.transaction("users", r1);

Record r2;
r2.setField("name", "Bob");
r2.setField("age", "30");
db.transaction("users", r2);

// 查询记录
std::vector<Record> results = users.query("name", "Alice");
for (const auto& result : results) {
std::cout << "Found user: " << result.getField("name") << ", age: " << result.getField("age") << std::endl;
}

return 0;
}