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# C++ 原生接口

## 1. 依赖

- Java 8+
- Flex
- Bison 2.7+
- Boost 1.56+
- OpenSSL 1.0+
- GCC 5.5.0+


## 2. 安装

### 2.1 安装相关依赖

- **MAC**
 1. 安装 Bison ：
  
     使用下面 brew 命令安装 bison 版本：
     ```shell
     brew install bison
     ```
     
  2. 安装 Boost ：确保安装最新的 Boost 版本。
  
     ```shell
     brew install boost
     ```
     
  3. 检查 OpenSSL ：确保 openssl 库已安装，默认的 openssl 头文件路径为"/usr/local/opt/openssl/include"

     如果在编译过程中出现找不到 openssl 的错误，尝试添加`-Dopenssl.include.dir=""`


- **Ubuntu 16.04+ 或其他 Debian 系列**

    使用以下命令安装所赖：

    ```shell
    sudo apt-get update
    sudo apt-get install gcc g++ bison flex libboost-all-dev libssl-dev
    ```


- **CentOS 7.7+/Fedora/Rocky Linux 或其他 Red-hat 系列**

    使用 yum 命令安装依赖：

    ```shell
    sudo yum update
    sudo yum install gcc gcc-c++ boost-devel bison flex openssl-devel
    ```


- **Windows**

1. 构建编译环境
   - 安装 MS Visual Studio（推荐安装 2019+ 版本）：安装时需要勾选 Visual Studio C/C++ IDE and compiler(supporting CMake, Clang, MinGW)
   - 下载安装 [CMake](https://cmake.org/download/) 。

2. 下载安装 Flex、Bison
   - 下载 [Win_Flex_Bison](https://sourceforge.net/projects/winflexbison/) 
   - 下载后需要将可执行文件重命名为 flex.exe 和 bison.exe 以保证编译时能够被找到，添加可执行文件的目录到 PATH 环境变量中

3. 安装 Boost 库
   - 下载 [Boost](https://www.boost.org/users/download/) 
   - 本地编译 Boost ：依次执行 bootstrap.bat 和 b2.exe
   - 添加 Boost 安装目录到 PATH 环境变量中，例如 `C:\Program Files (x86)\boost_1_78_0`
       
4. 安装 OpenSSL
   - 下载安装 [OpenSSL](http://slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html) 
   - 添加 OpenSSL 下的 include 目录到 PATH 环境变量中


### 2.2 执行编译

从 git 克隆源代码:
```shell
git clone https://github.com/apache/iotdb.git
```

默认的主分支是 master 分支，如果你想使用某个发布版本，请切换分支 (如 2.0.6 版本):
```shell
git checkout rc/2.0.6
```
注意：请勿使用高版本客户端连接低版本服务。

在 IoTDB 根目录下执行 maven 编译:

- Mac 或 glibc 版本 >= 2.32 的 Linux 
    ```shell
    ./mvnw clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp
    ``` 

- glibc 版本 >= 2.31 的 Linux
    ```shell
    ./mvnw clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp -Diotdb-tools-thrift.version=0.14.1.1-old-glibc-SNAPSHOT
    ```

- glibc 版本 >= 2.17 的 Linux
    ```shell
    ./mvnw clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp -Diotdb-tools-thrift.version=0.14.1.1-glibc223-SNAPSHOT
    ```

- 使用 Visual Studio 2022 的 Windows
    ```batch
    .\mvnw.cmd clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp
    ```

- 使用 Visual Studio 2019 的 Windows
    ```batch
    .\mvnw.cmd clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp -Dcmake.generator="Visual Studio 16 2019" -Diotdb-tools-thrift.version=0.14.1.1-msvc142-SNAPSHOT
    ```
    - 如果没有将 Boost 库地址加入 PATH 环境变量，在编译命令中还需添加相关参数，例如：`-DboostIncludeDir="C:\Program Files (x86)\boost_1_78_0" -DboostLibraryDir="C:\Program Files (x86)\boost_1_78_0\stage\lib"`

编译成功后，打包好的库文件位于 `iotdb-client/client-cpp/target` 中，同时可以在 `example/client-cpp-example/target` 下找到编译好的示例程序。

### 2.3 编译 Q&A

Q：Linux 上的环境有哪些要求呢？

A：
- 已知依赖的 glibc (x86_64 版本) 最低版本要求为 2.17，GCC 最低版本为 5.5
- 已知依赖的 glibc (ARM 版本) 最低版本要求为 2.31，GCC 最低版本为 10.2
- 如果不满足上面的要求，可以尝试自己本地编译 Thrift
    - 下载 https://github.com/apache/iotdb-bin-resources/tree/iotdb-tools-thrift-v0.14.1.0/iotdb-tools-thrift 这里的代码
    - 执行 `./mvnw clean install`
    - 回到 iotdb 代码目录执行 `./mvnw clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp`


Q：Linux 编译报错`undefined reference to '_libc_sinle_thread'`如何处理？

A：
- 该问题是用于默认的预编译 Thrift 依赖了过高的 glibc 版本导致的
- 可以尝试在编译的 maven 命令中增加 `-Diotdb-tools-thrift.version=0.14.1.1-glibc223-SNAPSHOT` 或者 `-Diotdb-tools-thrift.version=0.14.1.1-old-glibc-SNAPSHOT`

Q：如果在 Windows 上需要使用 Visual Studio 2017 或更早版本进行编译，要怎么做？

A:
- 可以尝试自己本地编译 Thrift 后再进行客户端的编译
    - 下载 https://github.com/apache/iotdb-bin-resources/tree/iotdb-tools-thrift-v0.14.1.0/iotdb-tools-thrift 这里的代码
    - 执行 `.\mvnw.cmd clean install`
    - 回到 iotdb 代码目录执行 `.\mvnw.cmd clean package -pl example/client-cpp-example -am -DskipTests -P with-cpp -Dcmake.generator="Visual Studio 15 2017"`

Q: Windows 上使用 Visual Studio 进行编译时出现乱码，如何解决？

A:
- 该问题是由于项目整体使用 utf-8 编码，而编译用到的一些 windows 系统文件编码不是 utf-8（系统编码默认跟随地区，在中国为 GBK）
- 可以在控制面板中更改系统区域设置，具体操作方法为：打开控制面板 -> 时钟和区域 -> 区域，切换到管理选项卡，在 "非Unicode程序的语言" 下，选择更改系统区域设置，勾选 `Beta版：使用Unicode UTF-8提供全球语言支持` 后重启电脑。（细节可能随windows版本有差异，可在网上寻找详细教程）
- 注意，修改 windows 系统编码后可能会导致一些其他使用 GBK 编码的程序出现乱码，将系统区域改回后可复原，请自行斟酌。

## 3. 使用方式

### 3.1 TableSession 类

C++ 客户端的操作均通过 TableSession 类进行，下面将给出 TableSession 接口中定义的方法说明。

#### 3.1.1 方法列表

1. `insert(Tablet& tablet, bool sorted = false)`，将一个包含时间序列数据的Tablet对象插入到数据库中，sorted参数指明tablet中的行是否已按时间排序。
2. `executeNonQueryStatement(string& sql)`，执行非查询SQL语句，如DDL(数据定义语言)或DML(数据操作语言)命令。
3. `executeQueryStatement(string& sql)`，执行查询SQL语句，并返回包含查询结果的SessionDataSet对象，可选timeoutInMs参数指示超时返回时间。
   * 注意：调用 `SessionDataSet::next()` 获取查询结果行时，必须将返回的 `std::shared_ptr<RowRecord>` 对象存储在局部作用域变量中（例如：`auto row = dataSet->next();`），以确保数据生命周期有效。若直接通过 `.get()` 或裸指针访问（如 `dataSet->next().get()`），将导致智能指针引用计数归零，数据被立即释放，后续访问将引发未定义行为。
4. `open(bool enableRPCCompression = false)`，开启连接，并决定是否启用RPC压缩(客户端状态须与服务端一致，默认不开启)。
5. `close()`，关闭连接。

#### 3.1.2 接口展示

```cpp
class TableSession {
private:
    Session* session;
public:
    TableSession(Session* session) {
        this->session = session;
    }
    void insert(Tablet& tablet, bool sorted = false);
    void executeNonQueryStatement(const std::string& sql);
    unique_ptr<SessionDataSet> executeQueryStatement(const std::string& sql);
    unique_ptr<SessionDataSet> executeQueryStatement(const std::string& sql, int64_t timeoutInMs);
    string getDatabase(); //获取当前选择的database，可由executeNonQueryStatement代替
    void open(bool enableRPCCompression = false);
    void close();
};
```

### 3.2 TableSessionBuilder 类

TableSessionBuilder类是一个构建器，用于配置和创建TableSession类的实例，通过它可以在创建实例时方便地设置连接参数、查询参数等。

#### 3.2.1 使用示例

```cpp
//设置连接的IP、端口、用户名、密码
//设置的顺序任意，确保最后调用build()即可，创建的实例默认已进行open()连接操作
session = (new TableSessionBuilder())
            ->host("127.0.0.1")
            ->rpcPort(6667)
            ->username("root")
            ->password("root")
            ->build();
```

#### 3.2.2 可设置的参数列表

| **参数名** | **描述** | **默认值** |
| :---: | :---: | :---: |
| host | 设置连接的节点IP | "127.0.0.1" ("localhost") |
| rpcPort | 设置连接的节点端口 | 6667 |
| username | 设置连接的用户名 | "root" |
| password | 设置连接密码 | "root" |
| zoneId | 设置时区相关的ZoneId | "" |
| fetchSize | 设置查询结果的获取大小 | 10000 |
| database | 设置目标数据库名称 | "" |


## 4. 示例代码

示例工程源代码：

- `example/client-cpp-example/src/TableModelSessionExample.cpp` : [TableModelSessionExample](https://github.com/apache/iotdb/blob/master/example/client-cpp-example/src/TableModelSessionExample.cpp)

编译成功后，示例代码工程位于 `example/client-cpp-example/target` 

```cpp
#include "TableSession.h"
#include "TableSessionBuilder.h"

using namespace std;

shared_ptr<TableSession> session;

void insertRelationalTablet() {

    vector<pair<string, TSDataType::TSDataType>> schemaList {
        make_pair("region_id", TSDataType::TEXT),
        make_pair("plant_id", TSDataType::TEXT),
        make_pair("device_id", TSDataType::TEXT),
        make_pair("model", TSDataType::TEXT),
        make_pair("temperature", TSDataType::FLOAT),
        make_pair("humidity", TSDataType::DOUBLE)
    };
    
    vector<ColumnCategory> columnTypes = {
        ColumnCategory::TAG,
        ColumnCategory::TAG,
        ColumnCategory::TAG,
        ColumnCategory::ATTRIBUTE,
        ColumnCategory::FIELD,
        ColumnCategory::FIELD
    };
    
    Tablet tablet("table1", schemaList, columnTypes, 100);
    
    for (int row = 0; row < 100; row++) {
        int rowIndex = tablet.rowSize++;
        tablet.timestamps[rowIndex] = row;
        
        // 使用基于索引的 API 比通过列名查找更高效
        // 推荐写法：tablet.addValue(0, rowIndex, "1");
        // 避免写法：tablet.addValue("region_id", rowIndex, "1");
        tablet.addValue(0, rowIndex, "1");    // region_id
        tablet.addValue(1, rowIndex, "5");    // plant_id
        tablet.addValue(2, rowIndex, "3");    // device_id
        tablet.addValue(3, rowIndex, "A");    // model
        tablet.addValue(4, rowIndex, 37.6F);  // temperature
        tablet.addValue(5, rowIndex, 111.1);  // humidity
        if (tablet.rowSize == tablet.maxRowNumber) {
            session->insert(tablet);
            tablet.reset();
        }
    }
    
    if (tablet.rowSize != 0) {
        session->insert(tablet);
        tablet.reset();
    }
}

void Output(unique_ptr<SessionDataSet> &dataSet) {
    for (const string &name: dataSet->getColumnNames()) {
        cout << name << "  ";
    }
    cout << endl;
    while (dataSet->hasNext()) {
        cout << dataSet->next()->toString();
    }
    cout << endl;
}

void OutputWithType(unique_ptr<SessionDataSet> &dataSet) {
    for (const string &name: dataSet->getColumnNames()) {
        cout << name << "  ";
    }
    cout << endl;
    for (const string &type: dataSet->getColumnTypeList()) {
        cout << type << "  ";
    }
    cout << endl;
    while (dataSet->hasNext()) {
        cout << dataSet->next()->toString();
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    try {
        session = (new TableSessionBuilder())
            ->host("127.0.0.1")
            ->rpcPort(6667)
            ->username("root")
            ->password("root")
            ->build();
            
        cout << "[Create Database db1,db2]\n" << endl;
        try {
            session->executeNonQueryStatement("CREATE DATABASE IF NOT EXISTS db1");
            session->executeNonQueryStatement("CREATE DATABASE IF NOT EXISTS db2");
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Use db1 as database]\n" << endl;
        try {
            session->executeNonQueryStatement("USE db1");
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Create Table table1,table2]\n" << endl;
        try {
            session->executeNonQueryStatement("create table db1.table1(region_id STRING TAG, plant_id STRING TAG, device_id STRING TAG, model STRING ATTRIBUTE, temperature FLOAT FIELD, humidity DOUBLE FIELD) with (TTL=3600000)");
            session->executeNonQueryStatement("create table db2.table2(region_id STRING TAG, plant_id STRING TAG, color STRING ATTRIBUTE, temperature FLOAT FIELD, speed DOUBLE FIELD) with (TTL=6600000)");
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Show Tables]\n" << endl;
        try {
            unique_ptr<SessionDataSet> dataSet = session->executeQueryStatement("SHOW TABLES");
            Output(dataSet);
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Show tables from specific database]\n" << endl;
        try {
            unique_ptr<SessionDataSet> dataSet = session->executeQueryStatement("SHOW TABLES FROM db1");
            Output(dataSet);
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[InsertTablet]\n" << endl;
        try {
            insertRelationalTablet();
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Query Table Data]\n" << endl;
        try {
            unique_ptr<SessionDataSet> dataSet = session->executeQueryStatement("SELECT * FROM table1"
                " where region_id = '1' and plant_id in ('3', '5') and device_id = '3'");
            OutputWithType(dataSet);
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        session->close();
        
        // specify database in constructor
        session = (new TableSessionBuilder())
            ->host("127.0.0.1")
            ->rpcPort(6667)
            ->username("root")
            ->password("root")
            ->database("db1")
            ->build();
            
        cout << "[Show tables from current database(db1)]\n" << endl;
        try {
            unique_ptr<SessionDataSet> dataSet = session->executeQueryStatement("SHOW TABLES");
            Output(dataSet);
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Change database to db2]\n" << endl;
        try {
            session->executeNonQueryStatement("USE db2");
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Show tables from current database(db2)]\n" << endl;
        try {
            unique_ptr<SessionDataSet> dataSet = session->executeQueryStatement("SHOW TABLES");
            Output(dataSet);
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "[Drop Database db1,db2]\n" << endl;
        try {
            session->executeNonQueryStatement("DROP DATABASE db1");
            session->executeNonQueryStatement("DROP DATABASE db2");
        } catch (IoTDBException &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
        
        cout << "session close\n" << endl;
        session->close();
        
        cout << "finished!\n" << endl;
    } catch (IoTDBConnectionException &e) {
        cout << e.what() << endl;
    } catch (IoTDBException &e) {
        cout << e.what() << endl;
    }
    return 0;
}
```

## 5. FAQ

### 5.1 Thrift 编译相关问题

1. MAC：本地 Maven 编译 Thrift 时如出现以下链接的问题，可以尝试将 xcode-commandline 版本从 12 降低到 11.5
   https://stackoverflow.com/questions/63592445/ld-unsupported-tapi-file-type-tapi-tbd-in-yaml-file/65518087#65518087


2. Windows：Maven 编译 Thrift 时需要使用 wget 下载远端文件，可能出现以下报错：
   ```
   Failed to delete cached file C:\Users\Administrator\.m2\repository\.cache\download-maven-plugin\index.ser
   ```
   
    解决方法：
   - 尝试删除 ".m2\repository\\.cache\" 目录并重试。
   - 在添加 pom 文件对应的 download-maven-plugin 中添加 "\<skipCache>true\</skipCache>"