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【PostgreSQL内核学习：通过 ExprState 提升哈希聚合与子计划执行效率（二）】

news 2025/8/29 6:53:55

PostgreSQL内核学习：通过 ExprState 提升哈希聚合与子计划执行效率（二）

  • 引言
  • ExecBuildHash32FromAttrs
    • 示例 SQL 查询
    • 函数运行流程与代码解释
    • 最终 ExprState 结构
    • 执行示例
    • 总结
  • ExecComputeSlotInfo
    • 示例 SQL 查询
    • 函数注释与解释
      • 作用
      • 参数
      • 返回值
      • 执行流程（结合示例）
    • 与 `ExecBuildHash32FromAttrs` 的关系
    • 功能结构流程图
      • 流程图说明
    • 示例执行总结
    • 总结
  • ExprEvalPushStep
    • 示例 SQL 查询（上下文）
    • 函数注释与解释
      • 作用
      • 参数
      • 返回值
      • 执行流程（结合示例）
      • 示例调用
    • 功能结构流程图（补充）
      • 流程图说明
    • 示例执行总结
    • 总结

声明：本文的部分内容参考了他人的文章。在编写过程中，我们尊重他人的知识产权和学术成果，力求遵循合理使用原则，并在适用的情况下注明引用来源。
本文主要参考了 postgresql-18 beta2 的开源代码和《PostgresSQL数据库内核分析》一书

引言

  为了更清晰地理解 ExecBuildHash32FromAttrs 函数的运行流程，我将通过一个详细的 SQL 查询示例，结合每行代码的执行，逐步说明该函数如何构建哈希计算的 ExprState。
  ExecBuildHash32FromAttrs 是 PostgreSQL 中用于为指定列构建哈希计算执行计划的核心函数，常用于 GROUP BY 或 NOT IN 子查询的哈希操作，特别是在优化补丁（“Use ExprStates for hashing in GROUP BY and SubPlans”）中。本例将使用一个具体的 SQL 查询，覆盖每行代码的解释，并以清晰的方式展示函数的逻辑流程。
  其他详细描述可见：【PostgreSQL内核学习：通过 ExprState 提升哈希聚合与子计划执行效率（一）】

ExecBuildHash32FromAttrs

示例 SQL 查询

假设有以下 SQL 查询：

SELECT region, department, SUM(amount)
FROM sales
GROUP BY region, department;

  • 表结构：

    • 表 sales 包含列：region (VARCHAR), department (VARCHAR), amount (INTEGER)。
    • 示例数据：
      region  | department | amount
--------+------------+-------
North   | Sales      | 100
South   | Marketing  | 200
North   | Marketing  | 150

  • 查询目标：按 region 和 department 分组，计算 amount 的总和。

  • 哈希计算：需要为 region 和 department 列生成组合哈希值，用于哈希表分组。

  在执行计划中，PostgreSQL 会调用 ExecBuildHash32FromAttrs 为 GROUP BY 的列（region 和 department）构建哈希计算的 ExprState，以高效计算哈希值并支持 JIT 编译。

函数运行流程与代码解释

  以下是 ExecBuildHash32FromAttrs 的代码，结合示例查询，逐行解释其执行过程，展示如何为 region 和 department 构建哈希计算的执行计划。

/* * 构建一个 ExprState，用于对指定的列（attnums，由 keyColIdx 提供）调用哈希函数。* 当 numCols > 1 时，将每个哈希函数返回的哈希值组合成一个单一的哈希值。** desc: 要哈希的列的元组描述符* ops: 用于元组描述符的 TupleTableSlotOps 操作* hashfunctions: 每个列的哈希函数（FmgrInfo），数量与 numCols 对应，需保持分配状态* collations: 调用哈希函数时使用的排序规则* numCols: hashfunctions、collations 和 keyColIdx 的数组长度* parent: 评估 ExprState 的 PlanState 节点* init_value: 初始哈希值，通常为 0，非零值会略微降低性能，仅在必要时使用*/
ExprState *
ExecBuildHash32FromAttrs(TupleDesc desc, const TupleTableSlotOps *ops,FmgrInfo *hashfunctions, Oid *collations,int numCols, AttrNumber *keyColIdx,PlanState *parent, uint32 init_value)
{// 创建一个新的 ExprState 节点，用于存储哈希计算的执行计划ExprState  *state = makeNode(ExprState);// 示例：分配一个新的 ExprState 节点，初始化为空，准备存储步骤序列// 结果：state->steps 为空，state->parent = NULL// 初始化一个临时的 ExprEvalStep 结构，用于构建执行步骤ExprEvalStep scratch = {0};// 示例：创建一个空的 ExprEvalStep，字段如 opcode、resvalue 等初始化为 0 或 NULL// 结果：scratch 用于临时配置每个步骤，随后推入 state->steps// 初始化中间结果存储，用于存储多列哈希计算的中间值NullableDatum *iresult = NULL;// 示例：iresult 初始化为 NULL，后续可能分配内存存储中间哈希值// 结果：iresult = NULL// 定义操作码，用于指定当前步骤的类型（如提取列值或调用哈希函数）intptr_t	opcode;// 示例：opcode 用于存储当前步骤的操作类型（如 EEOP_INNER_FETCHSOME）// 结果：opcode 未初始化// 记录最大列编号，用于确定需要解构的元组范围AttrNumber	last_attnum = 0;// 示例：last_attnum 初始化为 0，用于跟踪最大列编号// 结果：last_attnum = 0// 断言列数非负，确保输入参数有效Assert(numCols >= 0);// 示例：numCols = 2（region 和 department），断言通过// 结果：确保 numCols = 2 有效// 设置 ExprState 的父节点为传入的 PlanState，用于上下文关联state->parent = parent;// 示例：parent 是 HashAggregate 节点的 PlanState，设置 state->parent// 结果：state->parent = HashAggregate 节点/** 如果有多于一个列需要哈希，或者有一个列且有非零初始值，* 分配内存用于存储中间哈希值，以便在多列计算时进行组合*/if ((int64) numCols + (init_value != 0) > 1)iresult = palloc(sizeof(NullableDatum));// 示例：numCols = 2，init_value = 0，条件 (2 + 0 > 1) 满足，分配 iresult// 结果：iresult 指向新分配的 NullableDatum，value 和 isnull 初始化为 0/* 遍历所有列，找到最大的列编号，以便解构元组到该位置 */for (int i = 0; i < numCols; i++)last_attnum = Max(last_attnum, keyColIdx[i]);// 示例：keyColIdx = [1, 2]（region = 1, department = 2）// 循环：i = 0, last_attnum = Max(0, 1) = 1//       i = 1, last_attnum = Max(1, 2) = 2// 结果：last_attnum = 2// 设置操作码为提取部分列值（EEOP_INNER_FETCHSOME），准备从元组中提取数据scratch.opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME;// 示例：设置 scratch 的操作码为 EEOP_INNER_FETCHSOME，表示提取元组列// 结果：scratch.opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME// 指定需要提取的最大列编号scratch.d.fetch.last_var = last_attnum;// 示例：last_attnum = 2，设置提取到第 2 列（department）// 结果：scratch.d.fetch.last_var = 2// 设置非固定格式，允许动态解构元组scratch.d.fetch.fixed = false;// 示例：元组格式可能动态变化（如虚拟元组），设为非固定// 结果：scratch.d.fetch.fixed = false// 指定元组操作类型（如 TTSOpsMinimalTuple）scratch.d.fetch.kind = ops;// 示例：ops = TTSOpsMinimalTuple（最小元组操作）// 结果：scratch.d.fetch.kind = TTSOpsMinimalTuple// 设置元组描述符，用于定义列的结构scratch.d.fetch.known_desc = desc;// 示例：desc 是 sales 表的元组描述符（region: VARCHAR, department: VARCHAR, amount: INTEGER）// 结果：scratch.d.fetch.known_desc = sales 表的 TupleDesc// 计算元组槽信息并检查是否需要添加提取步骤if (ExecComputeSlotInfo(state, &scratch))// 示例：调用 ExecComputeSlotInfo 检查是否需要解构元组（因 last_var = 2，需解构）// 结果：返回 true，需添加提取步骤// 将提取步骤添加到 ExprState 的执行计划中ExprEvalPushStep(state, &scratch);// 示例：将 scratch（EEOP_INNER_FETCHSOME）推入 state->steps// 结果：state->steps = [EEOP_INNER_FETCHSOME {last_var=2, fixed=false, kind=TTSOpsMinimalTuple, known_desc=desc}]// 如果初始哈希值为 0if (init_value == 0){/** 没有初始值，直接使用第一个列的哈希函数结果，无需与初始值组合* 设置操作码为 EEOP_HASHDATUM_FIRST，表示首次哈希计算*/opcode = EEOP_HASHDATUM_FIRST;// 示例：init_value = 0，设置 opcode 为首次哈希// 结果：opcode = EEOP_HASHDATUM_FIRST}else{/** 设置初始哈希值的操作，存储到中间结果或 ExprState 的结果字段* 如果有列要哈希，存储到中间结果；否则直接存储到 ExprState*/scratch.opcode = EEOP_HASHDATUM_SET_INITVAL;// 示例：此分支不执行（init_value = 0）// 结果：跳过// 将初始值转换为 Datum 类型scratch.d.hashdatum_initvalue.init_value = UInt32GetDatum(init_value);// 示例：不执行// 结果：无// 根据是否有列，选择存储位置（中间结果或最终结果）scratch.resvalue = numCols > 0 ? &iresult->value : &state->resvalue;scratch.resnull = numCols > 0 ? &iresult->isnull : &state->resnull;// 示例：不执行// 结果：无// 将初始值设置步骤添加到执行计划ExprEvalPushStep(state, &scratch);// 示例：不执行// 结果：无/** 使用初始值时，后续哈希计算使用 EEOP_HASHDATUM_NEXT32，* 以避免覆盖初始值（EEOP_HASHDATUM_FIRST 会覆盖）*/opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32;// 示例：不执行// 结果：无}// 遍历每一列，构建哈希计算的执行步骤for (int i = 0; i < numCols; i++){// 获取当前列的哈希函数信息FmgrInfo   *finfo;// 示例：i = 0 时，finfo 将指向 region 的哈希函数；i = 1 时，指向 department 的哈希函数// 结果：finfo 未赋值// 初始化函数调用信息结构FunctionCallInfo fcinfo;// 示例：fcinfo 将指向新分配的函数调用信息// 结果：fcinfo 未初始化// 获取当前列的排序规则Oid			inputcollid = collations[i];// 示例：i = 0，inputcollid = collations[0]（如 C 排序规则）// 结果：inputcollid = C// 列编号从 1 开始，转换为 0 基索引AttrNumber	attnum = keyColIdx[i] - 1;// 示例：i = 0，keyColIdx[0] = 1（region），attnum = 1 - 1 = 0//       i = 1，keyColIdx[1] = 2（department），attnum = 2 - 1 = 1// 结果：attnum = 0（第一次循环），1（第二次循环）// 获取当前列的哈希函数finfo = &hashfunctions[i];// 示例：i = 0，finfo = hashfunctions[0]（如 hash_any for VARCHAR）// 结果：finfo = hash_any// 分配并初始化函数调用信息结构，参数数量为 1fcinfo = palloc0(SizeForFunctionCallInfo(1));// 示例：分配 FunctionCallInfo 结构，大小为 1 个参数，初始化为 0// 结果：fcinfo 指向新分配的内存，args 数组清零// 初始化函数调用信息，设置函数、参数数量和排序规则InitFunctionCallInfoData(*fcinfo, finfo, 1, inputcollid, NULL, NULL);// 示例：设置 fcinfo->flinfo = finfo，nargs = 1，fncollation = C// 结果：fcinfo 配置为调用 hash_any，参数数 1，排序规则 C/** 设置提取列值的步骤（EEOP_INNER_VAR），将指定列的值存储到哈希函数的第一个参数*/scratch.opcode = EEOP_INNER_VAR;// 示例：设置操作码为 EEOP_INNER_VAR，提取列值// 结果：scratch.opcode = EEOP_INNER_VAR// 设置存储目标为哈希函数的第一个参数scratch.resvalue = &fcinfo->args[0].value;scratch.resnull = &fcinfo->args[0].isnull;// 示例：将列值存储到 fcinfo->args[0].value，NULL 标志存储到 fcinfo->args[0].isnull// 结果：scratch.resvalue = &fcinfo->args[0].value, scratch.resnull = &fcinfo->args[0].isnull// 设置要提取的列编号scratch.d.var.attnum = attnum;// 示例：i = 0，attnum = 0（region）；i = 1，attnum = 1（department）// 结果：scratch.d.var.attnum = 0（第一次），1（第二次）// 设置列的数据类型scratch.d.var.vartype = TupleDescAttr(desc, attnum)->atttypid;// 示例：i = 0，desc[0].atttypid = VARCHAR；i = 1，desc[1].atttypid = VARCHAR// 结果：scratch.d.var.vartype = VARCHAR// 将提取列值的步骤添加到执行计划ExprEvalPushStep(state, &scratch);// 示例：i = 0，添加 EEOP_INNER_VAR {attnum=0, vartype=VARCHAR}//       i = 1，添加 EEOP_INNER_VAR {attnum=1, vartype=VARCHAR}// 结果：state->steps = [EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR {region}, EEOP_INNER_VAR {department}]// 设置调用哈希函数的步骤，使用之前确定的操作码scratch.opcode = opcode;// 示例：i = 0，opcode = EEOP_HASHDATUM_FIRST；i = 1，opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32// 结果：scratch.opcode = EEOP_HASHDATUM_FIRST（第一次），EEOP_HASHDATUM_NEXT32（第二次）// 如果是最后一列if (i == numCols - 1){/** 最后一列的哈希结果直接存储到 ExprState 的结果字段*/scratch.resvalue = &state->resvalue;scratch.resnull = &state->resnull;// 示例：i = 1（department，最后一列），结果存储到 state->resvalue 和 state->resnull// 结果：scratch.resvalue = &state->resvalue, scratch.resnull = &state->resnull}else{// 确保中间结果已分配Assert(iresult != NULL);// 示例：i = 0（region），iresult 已分配// 结果：断言通过// 中间列的哈希结果存储到中间结果中scratch.resvalue = &iresult->value;scratch.resnull = &iresult->isnull;// 示例：i = 0，存储到 iresult->value 和 iresult->isnull// 结果：scratch.resvalue = &iresult->value, scratch.resnull = &iresult->isnull}/** 为 NEXT32 操作码设置中间结果，FIRST 操作码不会使用* 为安全起见，始终设置中间结果指针*/scratch.d.hashdatum.iresult = iresult;// 示例：设置中间结果指针// 结果：scratch.d.hashdatum.iresult = iresult// 设置哈希函数信息scratch.d.hashdatum.finfo = finfo;// 示例：finfo = hash_any// 结果：scratch.d.hashdatum.finfo = hash_any// 设置函数调用信息scratch.d.hashdatum.fcinfo_data = fcinfo;// 示例：fcinfo 包含 hash_any 的调用信息// 结果：scratch.d.hashdatum.fcinfo_data = fcinfo// 设置函数地址scratch.d.hashdatum.fn_addr = finfo->fn_addr;// 示例：fn_addr = hash_any 的函数地址// 结果：scratch.d.hashdatum.fn_addr = hash_any// 设置跳转标志，初始为 -1scratch.d.hashdatum.jumpdone = -1;// 示例：无跳转需求，设为 -1// 结果：scratch.d.hashdatum.jumpdone = -1// 将哈希函数调用步骤添加到执行计划ExprEvalPushStep(state, &scratch);// 示例：i = 0，添加 EEOP_HASHDATUM_FIRST {finfo=hash_any, resvalue=iresult}//       i = 1，添加 EEOP_HASHDATUM_NEXT32 {finfo=hash_any, resvalue=state->resvalue}// 结果：state->steps = [EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR {region}, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_INNER_VAR {department}, EEOP_HASHDATUM_NEXT32]// 后续列使用 EEOP_HASHDATUM_NEXT32，以组合前面的哈希值opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32;// 示例：i = 0 后，opcode 更新为 EEOP_HASHDATUM_NEXT32// 结果：opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32}// 设置终止步骤，清除结果指针scratch.resvalue = NULL;scratch.resnull = NULL;// 示例：清除结果指针，准备终止步骤// 结果：scratch.resvalue = NULL, scratch.resnull = NULL// 设置操作码为 EEOP_DONE，表示执行计划结束scratch.opcode = EEOP_DONE;// 示例：设置终止操作码// 结果：scratch.opcode = EEOP_DONE// 将终止步骤添加到执行计划ExprEvalPushStep(state, &scratch);// 示例：添加 EEOP_DONE// 结果：state->steps = [EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR {region}, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_INNER_VAR {department}, EEOP_HASHDATUM_NEXT32, EEOP_DONE]// 准备 ExprState，使其可执行ExecReadyExpr(state);// 示例：设置 state->evalfunc（如 ExecJustHashVarImpl 或 JIT 编译函数），准备执行// 结果：state->evalfunc 设置，ExprState 可执行// 返回构建完成的 ExprStatereturn state;// 示例：返回包含完整步骤序列的 ExprState// 结果：返回 state
}

最终 ExprState 结构

  对于示例查询，ExecBuildHash32FromAttrs 生成的 ExprState 包含以下步骤序列：

  1. EEOP_INNER_FETCHSOME：

    • last_var = 2（提取到 department 列）。
    • fixed = false, kind = TTSOpsMinimalTuple, known_desc = sales 表的 TupleDesc。
    • 作用：解构输入元组，准备提取 region 和 department。

  2. EEOP_INNER_VAR (region)：

    • attnum = 0, vartype = VARCHAR。
    • resvalue = fcinfo[0]->args[0].value, resnull = fcinfo[0]->args[0].isnull。
    • 作用：提取 region 列值，存储到第一个哈希函数的参数。

  3. EEOP_HASHDATUM_FIRST：

    • finfo = hash_any, fcinfo_data = hash_any 的调用信息, fn_addr = hash_any。
    • resvalue = iresult->value, resnull = iresult->isnull。
    • 作用：调用 hash_any 计算 region 的哈希值，存储到中间结果。

  4. EEOP_INNER_VAR (department)：

    • attnum = 1, vartype = VARCHAR。
    • resvalue = fcinfo[1]->args[0].value, resnull = fcinfo[1]->args[0].isnull。
    • 作用：提取 department 列值，存储到第二个哈希函数的参数。

  5. EEOP_HASHDATUM_NEXT32：

    • finfo = hash_any, fcinfo_data = hash_any 的调用信息, fn_addr = hash_any。
    • resvalue = state->resvalue, resnull = state->resnull。
    • iresult：指向中间结果，包含 region 的哈希值。
    • 作用：调用 hash_any 计算 department 的哈希值，与中间结果组合，存储最终哈希值。

  6. EEOP_DONE：

    • 作用：终止执行计划。

执行示例

  假设处理元组 (region = "North", department = "Sales", amount = 100)：

  1. 调用：

    • ExecBuildHash32FromAttrs(desc, TTSOpsMinimalTuple, [hash_any, hash_any], [C, C], 2, [1, 2], HashAggregate, 0)。
    • 输入：desc 是 sales 表的描述符，keyColIdx = [1, 2]（region 和 department），init_value = 0。

  2. 执行步骤：

    • EEOP_INNER_FETCHSOME：解构元组，提取 region 和 department。
    • EEOP_INNER_VAR (region)：提取 "North"，存入 fcinfo[0]->args[0].value。
    • EEOP_HASHDATUM_FIRST：调用 hash_any("North")，得到哈希值（如 0x12345678），存入 iresult->value。
    • EEOP_INNER_VAR (department)：提取 "Sales"，存入 fcinfo[1]->args[0].value。
    • EEOP_HASHDATUM_NEXT32：调用 hash_any("Sales")，得到哈希值（如 0xabcdef12），与 iresult->value 组合（如通过 hash_combine32），存入 state->resvalue。
    • EEOP_DONE：结束，state->resvalue 包含最终哈希值（如 0x7890abcd）。

  3. 结果：

    • 返回的 ExprState 被 HashAggregate 节点使用，哈希值 0x7890abcd 用于哈希表插入或查找。

总结

  ExecBuildHash32FromAttrs 通过构建 ExprState 和一系列 ExprEvalStep，为 GROUP BY 的列（region 和 department）生成高效的哈希计算计划。每个步骤（提取元组、获取列值、调用哈希函数）被精确配置，减少函数调用开销，支持 JIT 编译。示例查询展示了如何从输入参数到最终 ExprState 的构建，覆盖了每行代码的作用，最终生成一个包含提取、哈希和终止步骤的执行计划，用于高效哈希表操作。

ExecComputeSlotInfo

  ExecComputeSlotInfo 是 PostgreSQL 执行器中用于确定元组槽（TupleTableSlot）是否为固定格式的辅助函数，决定是否需要添加解构步骤（EEOP_*_FETCHSOME），常用于哈希计算等场景。以下内容分为两部分：ExecComputeSlotInfo 的代码注释与解释，以及 ExecBuildHash32FromAttrs 的流程图代码。

示例 SQL 查询

与之前一致，使用以下查询作为上下文：

SELECT region, department, SUM(amount)
FROM sales
GROUP BY region, department;

  • 表结构：

    • 表 sales 包含列：region (VARCHAR), department (VARCHAR), amount (INTEGER)。
    • 示例数据：
      region  | department | amount
--------+------------+-------
North   | Sales      | 100
South   | Marketing  | 200
North   | Marketing  | 150

  • 查询目标：按 region 和 department 分组，计算 amount 的总和。

  • 上下文：ExecBuildHash32FromAttrs 调用 ExecComputeSlotInfo 来确定是否需要添加 EEOP_INNER_FETCHSOME 步骤，用于提取 region 和 department 的值以进行哈希计算。

函数注释与解释

  以下是 PostgreSQL 中 ExecComputeSlotInfo 函数的每行代码，添加中文注释并结合 SQL 查询 SELECT region, department, SUM(amount) FROM sales GROUP BY region, department 解释其作用。
  该函数用于确定元组槽（TupleTableSlot）是否为固定格式（fixed），以决定是否需要添加解构步骤（EEOP_*_FETCHSOME），在哈希计算（如 ExecBuildHash32FromAttrs）中确保正确提取列值。

/** 计算 EEOP_*_FETCHSOME 操作的附加信息。** 目标是确定元组槽是否为“固定”格式，即每次表达式求值时槽类型和描述符是否保持一致。** 返回 true 表示需要解构步骤，返回 false 表示不需要。*/
static bool
ExecComputeSlotInfo(ExprState *state, ExprEvalStep *op)
{// 获取 ExprState 的父节点（PlanState），用于访问计划信息PlanState  *parent = state->parent;// 初始化元组描述符，存储槽的列结构TupleDesc	desc = NULL;// 初始化元组槽操作类型（如 TTSOpsMinimalTuple）const TupleTableSlotOps *tts_ops = NULL;// 标志位，指示槽是否为固定格式bool		isfixed = false;// 获取当前操作码（EEOP_INNER_FETCHSOME、EEOP_OUTER_FETCHSOME 或 EEOP_SCAN_FETCHSOME）ExprEvalOp	opcode = op->opcode;// 断言操作码为提取操作，确保输入有效Assert(opcode == EEOP_INNER_FETCHSOME ||opcode == EEOP_OUTER_FETCHSOME ||opcode == EEOP_SCAN_FETCHSOME);// 示例：opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME（由 ExecBuildHash32FromAttrs 设置）// 结果：断言通过// 如果已知元组描述符（known_desc）不为空if (op->d.fetch.known_desc != NULL){// 使用已知的描述符desc = op->d.fetch.known_desc;// 使用已知的槽操作类型tts_ops = op->d.fetch.kind;// 如果 kind 不为空，槽格式固定isfixed = op->d.fetch.kind != NULL;// 示例：op->d.fetch.known_desc = sales 表描述符，kind = TTSOpsMinimalTuple// 结果：desc = sales 表 TupleDesc，tts_ops = TTSOpsMinimalTuple，isfixed = true}// 如果没有已知描述符且无父节点else if (!parent){// 槽格式非固定isfixed = false;// 示例：parent = HashAggregate 节点，此分支不执行// 结果：无}// 如果操作码为 EEOP_INNER_FETCHSOMEelse if (opcode == EEOP_INNER_FETCHSOME){// 获取内层计划状态PlanState  *is = innerPlanState(parent);// 示例：is = 扫描 sales 表的 Scan 节点// 结果：is = SeqScan 节点// 如果内层操作已设置但非固定格式if (parent->inneropsset && !parent->inneropsfixed){// 槽格式非固定isfixed = false;// 示例：inneropsfixed = true（通常固定），此分支不执行// 结果：无}// 如果内层操作已设置且有操作类型else if (parent->inneropsset && parent->innerops){// 槽格式固定isfixed = true;// 使用内层操作类型tts_ops = parent->innerops;// 获取内层计划的结果描述符desc = ExecGetResultType(is);// 示例：innerops = TTSOpsMinimalTuple，desc = sales 表描述符// 结果：isfixed = true，tts_ops = TTSOpsMinimalTuple，desc = sales 表 TupleDesc}// 如果存在内层计划else if (is){// 获取内层计划的槽操作类型和固定标志tts_ops = ExecGetResultSlotOps(is, &isfixed);// 获取内层计划的结果描述符desc = ExecGetResultType(is);// 示例：is = SeqScan 节点，tts_ops = TTSOpsMinimalTuple，isfixed = true// 结果：tts_ops = TTSOpsMinimalTuple，desc = sales 表 TupleDesc，isfixed = true}}// 如果操作码为 EEOP_OUTER_FETCHSOMEelse if (opcode == EEOP_OUTER_FETCHSOME){// 获取外层计划状态PlanState  *os = outerPlanState(parent);// 示例：无外层计划（单表查询），此分支不执行// 结果：无// 如果外层操作已设置但非固定格式if (parent->outeropsset && !parent->outeropsfixed){isfixed = false;}// 如果外层操作已设置且有操作类型else if (parent->outeropsset && parent->outerops){isfixed = true;tts_ops = parent->outerops;desc = ExecGetResultType(os);}// 如果存在外层计划else if (os){tts_ops = ExecGetResultSlotOps(os, &isfixed);desc = ExecGetResultType(os);}}// 如果操作码为 EEOP_SCAN_FETCHSOMEelse if (opcode == EEOP_SCAN_FETCHSOME){// 使用父节点的扫描描述符desc = parent->scandesc;// 示例：scandesc = sales 表描述符，此分支不执行（opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME）// 结果：无// 如果扫描操作已设置if (parent->scanops)tts_ops = parent->scanops;// 如果扫描操作已设置固定标志if (parent->scanopsset)isfixed = parent->scanopsfixed;}// 如果槽格式固定且描述符和操作类型不为空if (isfixed && desc != NULL && tts_ops != NULL){// 设置槽为固定格式op->d.fetch.fixed = true;// 设置槽操作类型op->d.fetch.kind = tts_ops;// 设置已知描述符op->d.fetch.known_desc = desc;// 示例：isfixed = true，desc = sales 表 TupleDesc，tts_ops = TTSOpsMinimalTuple// 结果：op->d.fetch.fixed = true，kind = TTSOpsMinimalTuple，known_desc = sales 表 TupleDesc}else{// 设置槽为非固定格式op->d.fetch.fixed = false;// 清空槽操作类型op->d.fetch.kind = NULL;// 清空描述符op->d.fetch.known_desc = NULL;// 示例：此分支不执行（isfixed = true）// 结果：无}// 如果槽固定且为虚拟槽（TTSOpsVirtual），无需解构if (op->d.fetch.fixed && op->d.fetch.kind == &TTSOpsVirtual)return false;// 示例：kind = TTSOpsMinimalTuple，非虚拟槽// 结果：不返回 false，继续检查// 返回 true，表示需要解构步骤return true;// 示例：kind != TTSOpsVirtual，返回 true// 结果：返回 true，需添加 EEOP_INNER_FETCHSOME 步骤
}

作用

  ExecComputeSlotInfo 是 PostgreSQL 执行器中的辅助函数，用于为 EEOP_*_FETCHSOME 操作（提取元组列值的步骤）计算元组槽的附加信息，确定槽是否为“固定”格式（即每次求值时槽类型和描述符一致）。它在 ExecBuildHash32FromAttrs 中被调用，决定是否需要添加 EEOP_INNER_FETCHSOME 步骤来解构元组（如提取 region 和 department 的值）。其核心目标是：

  • 确定槽类型：检查槽是否为固定格式（fixed），并获取槽操作类型（tts_ops）和描述符（desc）。
  • 优化性能：如果槽为虚拟槽（TTSOpsVirtual），无需解构，返回 false，减少步骤；否则返回 true，添加解构步骤。

参数

  • state：ExprState *，表达式执行计划，包含父节点（parent）信息。
  • op：ExprEvalStep *，当前操作步骤，包含 opcode（如 EEOP_INNER_FETCHSOME）和 fetch 子结构（known_desc, kind, fixed）。

返回值

  • bool：true 表示需要解构步骤（添加 EEOP_*_FETCHSOME），false 表示无需解构。

执行流程（结合示例）

  1. 初始化：

    • 获取 parent（HashAggregate 节点），opcode（EEOP_INNER_FETCHSOME），初始化 desc、tts_ops 和 isfixed。
    • 示例：parent 是 HashAggregate，opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME。

  2. 检查已知描述符：

    • 如果 op->d.fetch.known_desc 不为空，直接使用已知的 desc 和 tts_ops，设置 isfixed。
    • 示例：known_desc = sales 表 TupleDesc，kind = TTSOpsMinimalTuple，isfixed = true。

  3. 处理内层计划（EEOP_INNER_FETCHSOME）：

    • 获取内层计划（SeqScan 节点），检查 parent->inneropsset 和 inneropsfixed。
    • 示例：innerops = TTSOpsMinimalTuple，inneropsfixed = true，desc = sales 表 TupleDesc。

  4. 设置槽信息：

    • 如果 isfixed = true 且 desc 和 tts_ops 不为空，设置 op->d.fetch.fixed = true，kind = TTSOpsMinimalTuple，known_desc = sales 表 TupleDesc。
    • 示例：设置 op->d.fetch 为固定格式，kind = TTSOpsMinimalTuple。

  5. 检查虚拟槽：

    • 如果槽固定且为 TTSOpsVirtual，返回 false（无需解构）。
    • 示例：kind = TTSOpsMinimalTuple，非虚拟槽，返回 true。

  6. 返回结果：

    • 示例：返回 true，表示需要添加 EEOP_INNER_FETCHSOME 步骤。

与 ExecBuildHash32FromAttrs 的关系

  在 ExecBuildHash32FromAttrs，ExecComputeSlotInfo 被调用以确定是否需要 EEOP_INNER_FETCHSOME 步骤：

  • 输入：state 是新建的 ExprState，op 是 scratch（opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME, last_var = 2, kind = TTSOpsMinimalTuple, known_desc = sales 表 TupleDesc）。
  • 输出：返回 true，触发 ExprEvalPushStep(state, &scratch)，添加解构步骤。
  • 作用：确保 region 和 department 的值被正确提取，供后续哈希计算使用。

功能结构流程图

  以下是 ExecBuildHash32FromAttrs 的 Mermaid 流程图代码，结合 ExecComputeSlotInfo 的调用，展示其完整功能结构。流程图采用纵向布局（TD），使用简洁中文描述，节点为矩形（操作）或菱形（条件），颜色区分不同阶段，布局合理，清晰展示构建 ExprState 的过程。

是
否
是
否
是
否
是
否
开始: ExecBuildHash32FromAttrs
初始化 ExprState 和 scratch
设置 parent 和 last_attnum
numCols + init_value > 1?
分配中间结果 iresult
添加 EEOP_INNER_FETCHSOME
调用 ExecComputeSlotInfo
init_value == 0?
设置 opcode = EEOP_HASHDATUM_FIRST
添加 EEOP_HASHDATUM_SET_INITVAL
opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32
遍历每列 keyColIdx
设置 EEOP_INNER_VAR
提取列值到 fcinfo->args
最后一列?
设置结果到 state->resvalue
设置结果到 iresult
添加哈希步骤
EEOP_HASHDATUM_FIRST/NEXT32
更新 opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32
更多列?
添加 EEOP_DONE
调用 ExecReadyExpr
返回 ExprState
结束

流程图说明

  • 布局：纵向（TD），从上到下展示 ExecBuildHash32FromAttrs 的逻辑流程，清晰简洁。
  • 节点：
    • 矩形表示操作（如初始化、提取列值），菱形表示条件（如 numCols + init_value > 1）。
    • 节点分组：初始化（init，绿色）、条件（condition，黄色）、循环（loop，浅红）、提取/设置（extract/setup，绿色）、存储/哈希（store/hash，蓝色）、结束（finish，灰色）。
  • 逻辑：
    • 初始化 ExprState 和 scratch，设置 parent 和 last_attnum。
    • 检查是否需要中间结果（iresult）。
    • 调用 ExecComputeSlotInfo 添加 EEOP_INNER_FETCHSOME。
    • 根据 init_value 设置初始哈希操作（EEOP_HASHDATUM_FIRST 或 SET_INITVAL）。
    • 循环每列，添加 EEOP_INNER_VAR 和 EEOP_HASHDATUM_FIRST/NEXT32，存储结果到 iresult 或 state->resvalue。
    • 添加 EEOP_DONE，调用 ExecReadyExpr，返回 ExprState。
  • 与 ExecComputeSlotInfo 的关联：
    • 在节点 F（EEOP_INNER_FETCHSOME），调用 ExecComputeSlotInfo 确定槽格式，决定是否添加解构步骤。
    • 示例中，ExecComputeSlotInfo 返回 true，触发添加 EEOP_INNER_FETCHSOME {last_var=2, kind=TTSOpsMinimalTuple}。

示例执行总结

对于查询 SELECT region, department, SUM(amount) FROM sales GROUP BY region, department：

  1. ExecBuildHash32FromAttrs 调用：

    • 输入：desc = sales 表 TupleDesc, ops = TTSOpsMinimalTuple, hashfunctions = [hash_any, hash_any], collations = [C, C], numCols = 2, keyColIdx = [1, 2], parent = HashAggregate, init_value = 0。
    • 过程：
      • 初始化 ExprState，last_attnum = 2。
      • 调用 ExecComputeSlotInfo，确认槽为固定格式（TTSOpsMinimalTuple），返回 true，添加 EEOP_INNER_FETCHSOME。
      • 为 region 添加 EEOP_INNER_VAR 和 EEOP_HASHDATUM_FIRST（结果存 iresult）。
      • 为 department 添加 EEOP_INNER_VAR 和 EEOP_HASHDATUM_NEXT32（结果存 state->resvalue）。
      • 添加 EEOP_DONE，调用 ExecReadyExpr。
    • 输出：ExprState 包含步骤 [EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR {region}, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_INNER_VAR {department}, EEOP_HASHDATUM_NEXT32, EEOP_DONE]。

  2. ExecComputeSlotInfo 作用：

    • 确认槽为 TTSOpsMinimalTuple，固定格式，返回 true，确保 EEOP_INNER_FETCHSOME 正确解构元组，提取 region 和 department。

  3. 最终效果：

    • 生成的 ExprState 用于 HashAggregate，为每行元组（如 ("North", "Sales", 100)）计算组合哈希值，支持高效分组。

总结

  ExecComputeSlotInfo 是 ExecBuildHash32FromAttrs 的关键辅助函数，通过确定元组槽的固定性和类型，确保正确添加解构步骤（EEOP_INNER_FETCHSOME），为哈希计算准备列值。结合示例查询，ExecComputeSlotInfo 返回 true，触发解构步骤的添加，而 ExecBuildHash32FromAttrs 构建完整的 ExprState，包含提取、哈希和终止步骤，支持高效哈希表操作和 JIT 编译。流程图直观展示了 ExecBuildHash32FromAttrs 的逻辑，突出 ExecComputeSlotInfo 的作用。

为了帮助你理解 ExprEvalPushStep 函数的运行流程，我将结合 ExecBuildHash32FromAttrs 的上下文，通过之前的 SQL 查询示例，逐行解释 ExprEvalPushStep 的代码，展示其在哈希计算中如何向 ExprState 添加执行步骤。同时，我会为 ExecBuildHash32FromAttrs 提供一个补充的 Mermaid 流程图代码，进一步澄清其逻辑流程，确保与 ExprEvalPushStep 的调用关系清晰。ExprEvalPushStep 是 PostgreSQL 执行器中用于向 ExprState 的步骤数组添加新 ExprEvalStep 的辅助函数，广泛用于构建表达式执行计划。

ExprEvalPushStep

示例 SQL 查询（上下文）

  继续使用之前的查询：

SELECT region, department, SUM(amount)
FROM sales
GROUP BY region, department;

  • 表结构：

    • 表 sales 包含列：region (VARCHAR), department (VARCHAR), amount (INTEGER).
    • 示例数据：
      region  | department | amount
--------+------------+-------
North   | Sales      | 100
South   | Marketing  | 200
North   | Marketing  | 150

  • 查询目标：按 region 和 department 分组，计算 amount 的总和。

  • 上下文：ExecBuildHash32FromAttrs 调用 ExprEvalPushStep 将多个 ExprEvalStep（如 EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_HASHDATUM_NEXT32, EEOP_DONE）添加到 ExprState->steps，构建哈希计算的执行计划。

函数注释与解释

  以下是 PostgreSQL 中 ExprEvalPushStep 函数的每行代码，添加中文注释并结合 SQL 查询 SELECT region, department, SUM(amount) FROM sales GROUP BY region, department 解释其作用。该函数用于向 ExprState 的步骤数组（steps）添加新的 ExprEvalStep，支持动态扩展数组，确保构建表达式执行计划（如哈希计算）的正确性。

/** 向 ExprState->steps 添加一个新的表达式求值步骤。** 注意：此操作可能重新分配 es->steps 数组，因此在构建表达式期间，* 不得使用指向该数组的指针。*/
void
ExprEvalPushStep(ExprState *es, const ExprEvalStep *s)
{// 如果步骤数组未分配（初始为空）if (es->steps_alloc == 0){// 初始化分配大小为 16es->steps_alloc = 16;// 分配内存，存储 16 个 ExprEvalStepes->steps = palloc(sizeof(ExprEvalStep) * es->steps_alloc);// 示例：在 ExecBuildHash32FromAttrs 中，首次调用时 es->steps_alloc = 0// 结果：es->steps_alloc = 16，es->steps 指向新分配的内存，可存 16 个步骤}// 如果步骤数组已满（当前长度等于分配大小）else if (es->steps_alloc == es->steps_len){// 将分配大小加倍es->steps_alloc *= 2;// 重新分配内存，扩展为新的大小es->steps = repalloc(es->steps,sizeof(ExprEvalStep) * es->steps_alloc);// 示例：当 steps_len = 16 时，扩展到 32// 结果：es->steps_alloc = 32，es->steps 指向扩展后的内存}// 将新的 ExprEvalStep 复制到 steps 数组的末尾，并增加长度memcpy(&es->steps[es->steps_len++], s, sizeof(ExprEvalStep));// 示例：添加 EEOP_INNER_FETCHSOME，es->steps_len 从 0 增到 1// 结果：es->steps[0] = s（EEOP_INNER_FETCHSOME），es->steps_len = 1
}

作用

  ExprEvalPushStep 是 PostgreSQL 执行器中的辅助函数，用于向 ExprState 的 steps 数组动态添加新的 ExprEvalStep，支持构建表达式执行计划（如哈希计算、投影）。
  它确保数组大小足够，并在需要时扩展内存，广泛应用于 ExecBuildHash32FromAttrs 等函数中，添加步骤如 EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_HASHDATUM_NEXT32, EEOP_DONE。

  • 动态分配：通过 palloc 和 repalloc 管理 steps 数组，初始分配 16 个步骤，数组满时加倍扩展。
  • 内存安全：注释警告在构建期间不得使用 steps 数组的指针，因为 repalloc 可能改变数组地址。
  • 上下文：在哈希计算中，ExecBuildHash32FromAttrs 调用 ExprEvalPushStep 多次，构建完整的哈希计算计划。

参数

  • es：ExprState *，表达式执行计划，包含 steps（步骤数组）、steps_len（当前长度）、steps_alloc（分配大小）。
  • s：const ExprEvalStep *，要添加的步骤，包含 opcode（如 EEOP_INNER_FETCHSOME）和相关数据（如 fetch, var, hashdatum）。

返回值

  • void：无返回值，直接修改 es->steps 数组。

执行流程（结合示例）

  假设 ExecBuildHash32FromAttrs 为 region 和 department 构建哈希计算的 ExprState，调用 ExprEvalPushStep 添加步骤：

  1. 初始化检查：

    • 检查 es->steps_alloc 是否为 0。
    • 示例：首次调用时，es->steps_alloc = 0，分配 16 个步骤的内存，es->steps 指向新内存，es->steps_alloc = 16。

  2. 扩展检查：

    • 如果 es->steps_len == es->steps_alloc，扩展数组。
    • 示例：steps_len = 0，steps_alloc = 16，无需扩展。后续若 steps_len = 16，则扩展到 steps_alloc = 32。

  3. 添加步骤：

    • 复制 s 到 es->steps[es->steps_len]，steps_len 增 1。
    • 示例：添加 EEOP_INNER_FETCHSOME，es->steps[0] = s，steps_len = 1。

  4. 多次调用：

    • ExecBuildHash32FromAttrs 调用多次，添加 [EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR {region}, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_INNER_VAR {department}, EEOP_HASHDATUM_NEXT32, EEOP_DONE]。
    • 示例：每次调用添加一个步骤，steps_len 从 0 增到 6，steps 包含完整计划。

示例调用

  • 首次调用（添加 EEOP_INNER_FETCHSOME）：
    • 输入：es->steps_alloc = 0, es->steps_len = 0, s = {opcode = EEOP_INNER_FETCHSOME, last_var = 2, kind = TTSOpsMinimalTuple}。
    • 执行：分配 es->steps（16 个步骤），复制 s 到 es->steps[0]，es->steps_len = 1。
  • 后续调用（如添加 EEOP_INNER_VAR）：
    • 输入：es->steps_alloc = 16, es->steps_len = 1, s = {opcode = EEOP_INNER_VAR, attnum = 0}。
    • 执行：复制 s 到 es->steps[1]，es->steps_len = 2。
  • 结果：最终 es->steps 包含 6 个步骤，steps_len = 6。

功能结构流程图（补充）

  以下是 ExecBuildHash32FromAttrs 的 Mermaid 流程图代码，结合 ExprEvalPushStep 和 ExecComputeSlotInfo 的调用，展示其完整功能结构。流程图采用纵向布局（TD），使用简洁中文描述，节点为矩形（操作）或菱形（条件），颜色区分不同阶段，清晰展示构建 ExprState 的过程，包括 ExprEvalPushStep 的作用。

是
否
是
否
是
否
是
否
开始: ExecBuildHash32FromAttrs
初始化 ExprState 和 scratch
设置 parent 和 last_attnum
numCols + init_value > 1?
分配中间结果 iresult
调用 ExecComputeSlotInfo
添加 EEOP_INNER_FETCHSOME
使用 ExprEvalPushStep
init_value == 0?
设置 opcode = EEOP_HASHDATUM_FIRST
添加 EEOP_HASHDATUM_SET_INITVAL
使用 ExprEvalPushStep
opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32
遍历每列 keyColIdx
设置 EEOP_INNER_VAR
提取列值到 fcinfo->args
最后一列?
设置结果到 state->resvalue
设置结果到 iresult
添加哈希步骤
EEOP_HASHDATUM_FIRST/NEXT32
使用 ExprEvalPushStep
更新 opcode = EEOP_HASHDATUM_NEXT32
更多列?
添加 EEOP_DONE
使用 ExprEvalPushStep
调用 ExecReadyExpr
返回 ExprState
结束

流程图说明

  • 布局：纵向（TD），从上到下展示 ExecBuildHash32FromAttrs 的逻辑流程，清晰简洁。
  • 节点：
    • 矩形表示操作（如初始化、提取列值），菱形表示条件（如 numCols + init_value > 1）。
    • 节点分组：初始化（init，绿色）、条件（condition，黄色）、循环（loop，浅红）、提取/设置（extract/setup，绿色）、存储/哈希（store/hash，蓝色）、结束（finish，灰色）。
  • 逻辑：
    • 初始化 ExprState 和 scratch，设置 parent 和 last_attnum。
    • 检查是否需要中间结果（iresult）。
    • 调用 ExecComputeSlotInfo，根据返回结果添加 EEOP_INNER_FETCHSOME（通过 ExprEvalPushStep）。
    • 根据 init_value 设置初始哈希操作（EEOP_HASHDATUM_FIRST 或 SET_INITVAL）。
    • 循环每列，添加 EEOP_INNER_VAR 和 EEOP_HASHDATUM_FIRST/NEXT32（通过 ExprEvalPushStep）。
      • 添加 EEOP_DONE（通过 ExprEvalPushStep），调用 ExecReadyExpr，返回 ExprState。
  • 与 ExprEvalPushStep 的关联：
    • 节点 F（EEOP_INNER_FETCHSOME）、I（EEOP_HASHDATUM_SET_INITVAL）、O（EEOP_HASHDATUM_FIRST/NEXT32）、R（EEOP_DONE）调用 ExprEvalPushStep 添加步骤。
    • 示例中，ExprEvalPushStep 被调用 6 次，构建 [EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR {region}, EEOP_HASHDATUM_FIRST, EEOP_INNER_VAR {department}, EEOP_HASHDATUM_NEXT32, EEOP_DONE]。

示例执行总结

  对于查询 SELECT region, department, SUM(amount) FROM sales GROUP BY region, department：

  1. ExecBuildHash32FromAttrs 调用：

    • 输入：desc = sales 表 TupleDesc, ops = TTSOpsMinimalTuple, hashfunctions = [hash_any, hash_any], collations = [C, C], numCols = 2, keyColIdx = [1, 2], parent = HashAggregate, init_value = 0。
    • 过程：
      • 初始化 ExprState，es->steps_alloc = 0, steps_len = 0。
      • 调用 ExecComputeSlotInfo，返回 true，触发 ExprEvalPushStep 添加 EEOP_INNER_FETCHSOME（es->steps[0], steps_len = 1）。
      • 为 region 添加 EEOP_INNER_VAR 和 EEOP_HASHDATUM_FIRST（steps_len = 3）。
      • 为 department 添加 EEOP_INNER_VAR 和 EEOP_HASHDATUM_NEXT32（steps_len = 5）。
      • 添加 EEOP_DONE（steps_len = 6）。
      • 调用 ExecReadyExpr，设置 es->evalfunc（如 ExecJustHashVarImpl）。
    • 输出：ExprState 包含 6 个步骤。

  2. ExprEvalPushStep 作用：

    • 每次调用动态扩展 es->steps（初始分配 16，必要时扩展到 32）。
    • 示例：添加 EEOP_INNER_FETCHSOME 时，es->steps[0] 存储步骤，steps_len 从 0 增到 1；后续步骤类似。

  3. 最终效果：

    • 生成的 ExprState 用于 HashAggregate，为每行元组（如 ("North", "Sales", 100)）计算组合哈希值，步骤序列高效执行，支持 JIT 编译。

总结

  ExprEvalPushStep 是 ExecBuildHash32FromAttrs 的关键辅助函数，通过动态分配和扩展 ExprState->steps 数组，添加哈希计算的执行步骤（如 EEOP_INNER_FETCHSOME, EEOP_INNER_VAR, EEOP_HASHDATUM_*）。结合示例查询，ExprEvalPushStep 被调用 6 次，构建完整的哈希计算计划。流程图直观展示了 ExecBuildHash32FromAttrs 的逻辑，突出 ExprEvalPushStep 在添加步骤中的作用，确保计划构建的内存安全和高效性。

http://www.xdnf.cn/news/1379719.html

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