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63.3. B-树支持函数 #

Table 37.8所示,btree 定义了一个必需支持函数和两个可选支持函数。

对于 B-树 操作符族为其提供比较操作符的每一种数据类型组合,都必须提供一个比较支持函数。该函数在 pg_amproc 中注册,支持函数编号为 1,并且 amproclefttype/amprocrighttype 要等于该比较的左右数据类型(也就是与匹配操作符在 pg_amop 中注册时相同的数据类型)。比较函数必须接受两个非空值 AB,并返回一个 int32 值,其值为 < 00> 0,分别对应 A < BA = BA > B。不允许返回空值:该数据类型的所有值都必须可比较。示例见 src/backend/access/nbtree/nbtcompare.c

如果参与比较的值属于可排序数据类型,则会通过标准的 PG_GET_COLLATION() 机制,把适当的排序规则 OID 传递给比较支持函数。

可选地,B-树 操作符族可以提供排序支持函数,注册为支持函数编号 2。这些函数允许以比朴素地直接调用比较支持函数更高效的方式,实现用于排序的比较。相关 API 定义在 src/include/utils/sortsupport.h 中。

可选地,B-树 操作符族可以提供 in_range 支持函数,注册为支持函数编号 3。这些函数不会在 B-树 索引操作期间使用;相反,它们会扩展操作符族的语义,使其能够支持包含 RANGE offset PRECEDINGRANGE offset FOLLOWING 这两种帧边界类型的窗口子句(见Section 4.2.8)。本质上,它额外提供的信息是:如何以与该族数据排序兼容的方式,对 offset 值进行加减。

in_range函数必须具有以下签名:

in_range(val type1, base type1, offset type2, sub bool, less bool)
returns bool

valbase必须具有相同的类型,且该类型是操作符族支持的类型之一(即该操作符族为其提供排序顺序的类型)。但是,offset可以具有不同的类型,甚至可以是操作符族在其他方面不支持的类型。例如,内置的time_ops操作符族提供一个in_range函数,其中offset的类型为interval。操作符族可以提供in_range函数,用于其支持的任意类型与一种或多种offset类型的组合。每个in_range函数都应登记在pg_amproc中,并使amproclefttype等于type1amprocrighttype等于type2

对于in_range函数,其核心语义取决于两个布尔标志参数。它应当先对baseoffset做加法或减法,再把val与结果比较,具体如下:

  • 如果 !sub!less,返回 val >= (base + offset)

  • 如果 !subless,返回 val <= (base + offset)

  • 如果 sub!less,返回 val >= (base - offset)

  • 如果 subless,返回 val <= (base - offset)

在此之前,函数应检查offset的符号:如果它小于零,就引发错误ERRCODE_INVALID_PRECEDING_OR_FOLLOWING_SIZE(22013),错误文本类似于invalid preceding or following size in window function。(这是 SQL 标准的要求,尽管非标准操作符族或许会选择忽略这一限制,因为从语义上看似乎并没有太大必要。)把这个要求委托给in_range函数,是为了让核心代码无需理解小于零对于某个特定数据类型究竟意味着什么。

另外还希望 in_range 函数在可行时避免因为 base + offsetbase - offset 会溢出而抛出错误。即便该值会超出该数据类型的取值范围,仍然可以判定正确的比较结果。注意,如果该数据类型包含诸如 infinityNaN 之类的概念,就可能需要格外小心,以确保 in_range 的结果与该操作符族的正常排序顺序一致。

in_range函数的结果必须与操作符族规定的排序顺序一致。具体而言,对于任意固定的offsetsub值,应满足以下条件:

  • 如果 in_rangeless = true 时,对某个 val1base 返回真,那么对于每一个 val2 <= val1,只要其 base 相同,它也必须返回真。

  • 如果 in_rangeless = true 时,对某个 val1base 返回假,那么对于每一个 val2 >= val1,只要其 base 相同,它也必须返回假。

  • 如果 in_rangeless = true 时,对某个 valbase1 返回真,那么对于每一个 base2 >= base1,只要其 val 相同,它也必须返回真。

  • 如果 in_rangeless = true 时,对某个 valbase1 返回假,那么对于每一个 base2 <= base1,只要其 val 相同,它也必须返回假。

less= false 时,类似的结论成立,但条件相反。

如果被排序的类型(type1)属于可排序数据类型,则会通过标准的 PG_GET_COLLATION() 机制,把适当的排序规则 OID 传递给 in_range 函数。

in_range 函数不必处理 NULL 输入,并且通常会被标记为 strict。