C語言與嵌入式SQL混合編程及圖像處理技術(shù)
SQL Server是現(xiàn)階段應(yīng)用程序最普遍采用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫中對(duì)圖像、視頻和聲音等數(shù)據(jù)的存取需要越來越頻繁。普通數(shù)據(jù)可直接在用戶定義的字段上存取，而這類被稱為二進(jìn)制大對(duì)象(Binary Large Object)的大數(shù)據(jù)塊由于其數(shù)據(jù)量太大，不是作為數(shù)據(jù)記錄的一部分被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)記錄頁中，而是存儲(chǔ)在其所屬的一組專用頁中,數(shù)據(jù)表的對(duì)應(yīng)字段中僅是一個(gè)十六進(jìn)制的指針，該指針指向存放該記錄的頁面。由于SQL語言是一種面向集合運(yùn)算的描述語言，其本身不具有過程性結(jié)構(gòu)，使用SQL Server中的Image類型字段存放圖像文件時(shí)，Image類型字段是只存儲(chǔ)位串，SQL Server不對(duì)它進(jìn)行編譯，而是由應(yīng)用程序完成解釋。又因Image類型的字段內(nèi)容在SQL Server 2000中不能使用INSERT和UPDATA等語句進(jìn)行插入和更新，所以需編寫專門的過程來處理圖像字段。盡管在SQL Server 2005可以使用有關(guān)的函數(shù)解決這一問題，但由于實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，數(shù)據(jù)庫訪問只是其中一個(gè)部分，有些用戶交互、圖形化輸入輸出數(shù)據(jù)只能用高級(jí)語言實(shí)現(xiàn)。利用高級(jí)語言的過程性結(jié)構(gòu)來彌補(bǔ)SQL語言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用方面的不足， 將SQL語言嵌入到C語言的嵌入式編程將有廣泛的應(yīng)用前景。
1 嵌入式SQL及語法要素
1.1 C語言嵌入式語句[1]
SQL語言可以嵌入到C語言中使用，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般采用的處理方法是預(yù)處理方法。預(yù)處理方法就是從含有主程序C語言和SQL語句的程序開始的。首先，把程序提交給一個(gè)專門用于C語言和SQL實(shí)現(xiàn)方式的預(yù)編譯器，預(yù)編譯器從C語言代碼中剝離SQL語句，把SQL語句轉(zhuǎn)換成C語言調(diào)用語句,以使用C語言編譯程序，并將整個(gè)編譯成目標(biāo)代碼，鏈接到各數(shù)據(jù)庫并形成可執(zhí)行文件。在C語言中嵌入SQL語句產(chǎn)生應(yīng)用程序的過程為[2]:編輯C源代碼+嵌入式SQL→SQL預(yù)編譯器→C編譯器→鏈接程序(DLL導(dǎo)入庫)→應(yīng)用程序(數(shù)據(jù)庫)。
1.2 嵌入式SQL的語法要素
(1)創(chuàng)建嵌入式語句。將SQL嵌入到C語言中混合編程，程序中會(huì)含有兩種不同計(jì)算模型的語句。為了區(qū)別SQL語句與C語句,須在所有的SQL語句前加前綴EXEC SQL，且以分號(hào)結(jié)束，一般形式為“EXEC SQL ”。嵌入式語句分為可執(zhí)行語句和說明性語句，可執(zhí)行語句用來完成在交互式環(huán)境下的SQL語句中的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制任務(wù),說明性語句用于聲明通信區(qū)和SQL變量等。
(2)SQL通信區(qū)。SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了一個(gè)通信區(qū)SQLCA，用于存儲(chǔ)SQL語句運(yùn)行時(shí)DBMS反饋給應(yīng)用程序的狀態(tài),這些信息主要描述系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)以及運(yùn)行環(huán)境等。應(yīng)用程序從SQLCA中取出這些狀態(tài)信息，以決定接下來執(zhí)行的語句。在C語言中定義為SQL通信區(qū)的語句為：EXEC SQL INCLUDE SQLCA。
(3)主變量。嵌入式SQL語句中可以使用C語言的程序變量及主變量來輸入或輸出數(shù)據(jù)。一個(gè)主變量可以附帶一個(gè)任選的指示變量用來指示返回給主變量的值是否為NULL值以及返回給主變量的字符串是否發(fā)生了截?cái)?。輸入主變量出現(xiàn)于SQL語句中時(shí)，可在前面加冒號(hào)(:)以區(qū)別表字段名。而定義輸出變量用指示變量的方法,是在SQL語句EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION與EXEC SQL END DECLARE SECTION之間進(jìn)行說明。
(4)鏈接數(shù)據(jù)庫。C程序的主函數(shù)中應(yīng)包含一條登錄語句，向預(yù)編譯和程序提供用戶名和口令，以實(shí)現(xiàn)與SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立鏈接。其命令語法為：EXEC SQL CONNECT TO 服務(wù)器名.數(shù)據(jù)庫名AS鏈接名 USER 用戶名.口令。
2 SQL Server中圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)
2.1 SQL Server 2000圖像存儲(chǔ)方法
SQL Server 2000中，對(duì)于小于8 000 B的圖像數(shù)據(jù)可以使用二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型(binary、varbinary)表示，但通常要保存的圖像都大于8 000 B,對(duì)于這類大對(duì)像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了Image數(shù)據(jù)類型。Image數(shù)據(jù)類型不同于其他數(shù)據(jù)類型，該字段內(nèi)容不能使用標(biāo)準(zhǔn)INSERT和UPDATE等語句進(jìn)行插入和更新，因此用C語言程序[3]來編寫處理圖像文件，需要先將圖像文件等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制后存儲(chǔ),再將Image列中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為位串。SQL Server不能對(duì)它進(jìn)行解釋，Image列數(shù)據(jù)的解釋必須由應(yīng)用程序完成，這與普通的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式是不同的。Image列所做的全部工作就是提供一個(gè)位置用來存儲(chǔ)組成圖像數(shù)據(jù)值的位流,這需用到SQL Server中的TEXTPTR、WRITETEXT和UPDATETEXT等函數(shù)進(jìn)行圖形的添加和修改。以下是一個(gè)C語言與SQL Server 2000的嵌入式編程及圖像處理的實(shí)例,程序給出的是解決該問題的核心部分。
Demo1.sqc
#include
#include
#define Buffer_Size 1024
EXEC SQL INCLUDE USERCA;
//filein為.jpg文件，fileout為.txt文件
void imagetofield(char *filein,char * fileout)
{
EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION;
FILE *fin,*fout; int j, Len;
unsigned char buffer1[Buffer_Size+1];
unsigned char buffer2[Buffer_Size*3+1];
unsigned char *Temp;
EXEC SQL END DECLARE SECTION;
if(!(fin=fopen(filein, "rb ")))
return;
if(!(fout=fopen(fileout", "w")))
{fclose(fin);return;}
Len=fread(buffer1, sizeof(char), Buffer_Size, fin);
Temp=buffer2;
while(Len==Buffer_Size)
{ for(j=0;j
{ fprintf(fout,"%X",buffer1[j]);
Temp+= 3; };
//這樣就把二進(jìn)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為16進(jìn)制的字符串，
并且存儲(chǔ)到buffer1當(dāng)中了
fwrite(buffer1, sizeof(char), nLen*3, fout);
Len=fread(buffer1, sizeof(char), Buffer_Size, fin); }
fclose(fin);
fclose(fout);
……
EXEC SQL CONNECT Serverl:mydb USER sa.sa;
EXEC SQL CREATE TEALE(sno char(9), sname char
(20), resume nvarchar(max)，photo image);
//表中插入一條記錄，并初始化photo字段
EXEC SQL INSERT INTO teacher VALUES (’1001’,
’Arlen’,’’,0xfffffff)[!--empirenews.page--]
//往表中寫入圖像信息
EXEC SQL DECLARE @@tmp_data varbinary(16)
EXEC SQL SELECT @@tmp_data = TEXTPTR(photo)
FROM teacher WHERE sno= '1001 '
EXEC SQL WRITETEXT teacher.photo @@tmp_data:*fileout
//:*fileout圖像文件轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制文件指針
……
EXEC SQL COMMIT ;
EXEC SQL DISCONNECT ALL;}
2.2 SQL Server 2005圖像存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方法[4]
SQL Server 2005 的 OPENROWSET 函數(shù)能夠一次完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的連接與存取?？梢栽?SELECT 語句的 FROM 子句中使用 OPENROWSET 函數(shù),也可以在 INSERT、UPDATE 或 DELETE 語句中把 OPENROWSET 函數(shù)當(dāng)成目標(biāo)數(shù)據(jù)表來使用。值得一提的是，SQL Server 2005在OPENROWSET函數(shù)中加入了BULK數(shù)據(jù)列集， 這樣可以直接從文字文件、xml 文件以及圖像等文件中讀取數(shù)據(jù)。這就意味著可以在一條非常簡單的 INSERT INTO…SELECT 語句中使用OPENROWSET函數(shù)將內(nèi)含大量數(shù)據(jù)的文件內(nèi)容存入數(shù)據(jù)表的對(duì)應(yīng)字段(如簡歷、圖像等)中。OPENROWSET BULK選項(xiàng)自變量可以精確控制數(shù)據(jù)讀取的開始與結(jié)束位置、如何處理錯(cuò)誤以及數(shù)據(jù)的解釋,例如將數(shù)據(jù)文件讀取成 varbinary、varchar 或 nvarchar 類型的字段的數(shù)據(jù)列集。以下是一個(gè)C語言與SQL Server 2005的嵌入式編程及圖像處理的實(shí)例,程序給出的是解決這一問題的核心部分。
Demo2.sqc
#include
#include
EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION;
char sno[10],sname[10];int ssex;
EXEC SQL END DECLARE SECTION ;
EXEC SQL INCLUDE USERCA;
viod imagetech ()
{ EXEC SQL CONNECT TO Server:mydb USER sa.sa;
EXEC SQL CREATE TABLE Teacher
(sno char(9), sname char(20), ssex int,
resume nvarchar(max)，
//創(chuàng)建可輸入大數(shù)據(jù)塊文本的簡歷字段
photo image);
printf( "input sno: "); scanf( "%s",sno);
printf( "input sname: "); scanf( "%s",sname);
printf( "input?ssex: "); scanf( "%d",&ssex);
EXEC SQL INSERT INTO Teacher(sno,sname,ssex,resume,
photo)
SELECT :sno, :sname, :ssex,
WSET(BULK ’C:resume1.txt’, SINGLE_NCLOB),
OPENROWSET(BULK ’C:photo1.jpg’, SINGLE_BLOB);
//一種大數(shù)據(jù)塊及圖像存儲(chǔ)的解決方案
EXEC SQL COMMIT TRANSACTION;
EXEC SQL DISCONNECT ALL;
}
2.3 預(yù)編譯
C語言編譯程序不能識(shí)別應(yīng)用程序中的SQL語句，需要經(jīng)過預(yù)處理程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成C語句。經(jīng)過嵌入式SQL的預(yù)編譯之后，原有的嵌入式SQL會(huì)被轉(zhuǎn)換成一系列函數(shù)調(diào)用。因此，系統(tǒng)還提供一些列函數(shù)庫，以確保能夠把代碼中的函數(shù)調(diào)用與對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)鏈接起來。SQL Server的預(yù)處理程序是nsqlprep.exe。通過在操作系統(tǒng)命令窗口運(yùn)行命令cd c:program filesMicrosoft SQL ServerMSSQLBinn，進(jìn)入到Binn文件夾，調(diào)用預(yù)編譯程序nsqlprep.exe程序，執(zhí)行nsqlprep Demo2,如果成功就會(huì)將Demo2.sqc文件預(yù)編譯成Demo2.c。接著運(yùn)行主語言編譯程序VC++，打開Demo2.c進(jìn)行編譯，VC++會(huì)提示要建立工程，點(diǎn)擊“是”建立工程文件。還需在工程/設(shè)置/link中的對(duì)象/庫模塊中添加SQLakw32.lib和Caw32.lib才能夠正確鏈接，最后生成目標(biāo)程序和可執(zhí)行文件。
當(dāng)一個(gè)程序既要訪問數(shù)據(jù)庫,又要處理數(shù)據(jù)時(shí)，把SQL語言嵌入到宿主語言中，將SQL語言訪問數(shù)據(jù)庫的功能和宿主語言的數(shù)據(jù)處理功能相結(jié)合是解決該問題的有效途徑。圖像處理作為一種信息表達(dá)手段已被人們所熟悉，在數(shù)據(jù)庫信息管理系統(tǒng)的開發(fā)中[5]需要用到圖像等數(shù)據(jù)時(shí)，將有關(guān)信息與指定的圖像對(duì)應(yīng)，無疑對(duì)圖像數(shù)據(jù)處理的科研、生產(chǎn)和管理等部門有著重要的實(shí)用參考價(jià)值。因此，在嵌入式SQL中用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的預(yù)編譯器技術(shù)，無限利用高級(jí)語言通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的接口存取和檢索數(shù)據(jù)，來提高對(duì)數(shù)據(jù)庫操作的效率提高。
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