引言

许多编译语言（如 C、C++、Rust、Swift、Haskell 等）可以编译与 C 兼容的动态库. 这些库中的函数可以在编译后的 Wolfram 语言代码中直接调用，从而可以编写顶级 Wolfram 语言和动态库之间的高性能链接.

本教程包含一个简短示例，是关于与单个 OpenSSL 函数的连接，以及一个扩展示例，介绍与一大块 SQLite 功能的接口.

连接到 OpenSSL

OpenSSL 把实现加密功能的 C 兼容库公开. 此示例将演示与 OpenSSL 的加密安全伪随机数生成器的连接.

OpenSSL 公开一个名为 RAND_bytes 的函数，其类型签名如下：

int RAND_bytes(unsigned char *buf, int num);

第一个参数 buf 是将随机字节写入其中的缓冲区. 第二个参数 num 是要写入 buf 的字节数.

（不需要指定库路径，因为 OpenSSL 已经由 Wolfram 语言内核默认加载.）

前面的函数使用几个概念来工作.

首先，CreateTypeInstance 用于创建具有给定长度的托管 "CArray". 这是将写入随机字节的缓冲区.

其次，LibraryFunction["RAND_bytes"] 用于调用 LibraryFunctionDeclaration 声明的 OpenSSL 函数.

最后，CreateTypeInstance 再次用于提取缓冲区的元素，并将它们复制到 "NumericArray". FromRawPointer 也可用于此任务.

连接到 SQLite

SQLite 是实现 SQL 数据库的 C 兼容库. 为了运行本教程，必须将 SQLite 作为数据包下载.

可以通过运行 PacletUninstall 来卸载数据包.

SQLite 记录的 C 接口包含一个名为 sqlite3_libversion_number 的函数，其签名如下：

int sqlite3_libversion_number(void);

这里演示的是调用单个函数，但同样的机制可用于创建复杂的链接，这些链接可以将复杂的自定义数据结构传入和传出动态库.

本教程详细介绍在高级 Wolfram 语言和 SQLite 之间创建有效链接所需的所有步骤. 首先，创建一个系统，用于打开和自动关闭 SQLite 数据库. 然后，在这些数据库上执行查询. 最后，从查询中读回结果，并将其转换为适用于进一步数据分析的 Wolfram 语言表达式.

打开和关闭数据库

连接到 SQLite 数据库，第一步是打开和关闭它. 这是通过两个函数完成的，它们具有以下签名：

int sqlite3_open(
  const char *filename,   /* Database filename (UTF-8) */
  sqlite3 **ppDb          /* OUT: SQLite db handle */
);

int sqlite3_close(sqlite3*);

该 "Managed" 对象在编译代码和顶层代码中都有一个共享的引用计数，当引用计数变为 0 时，将执行释放代码. 这提供了一种在顶层传递 SQLite 数据库对象的内存安全方式.

简单查询

现在可以打开和（自动）关闭数据库，可以在上面运行查询. SQLite 最简单的查询接口是通过 sqlite3_exec：

int sqlite3_exec(
  sqlite3*,                                  /* An open database */
  const char *sql,                           /* SQL to be evaluated */
  int (*callback)(void*,int,char**,char**),  /* Callback function */
  void *,                                    /* 1st argument to callback */
  char **errmsg                              /* Error msg written here */
);

返回错误码 0，表示表创建成功.

这个 execquery 函数可以在数据库上运行任意查询，但它没有读取查询结果或以有用的形式返回它们的机制. 这将是下一节的主题.

添加读取功能

遍历查询结果

为了从查询结果中读取，使用了与之前略有不同的界面。 不是使用 sqlite3_exec，而是使用 sqlite3_prepare 来生成查询语句，并使用 sqlite3_step 逐步执行结果. 为了关闭查询语句，还需要使用 sqlite3_finalize. 它们的类型签名是：

int sqlite3_prepare(
  sqlite3 *db,            /* Database handle */
  const char *zSql,       /* SQL statement, UTF-8 encoded */
  int nByte,              /* Maximum length of zSql in bytes. */
  sqlite3_stmt **ppStmt,  /* OUT: Statement handle */
  const char **pzTail     /* OUT: Pointer to unused portion of zSql */
);

int sqlite3_step(sqlite3_stmt*);

int sqlite3_finalize(sqlite3_stmt *pStmt);

将行变成表达式

上面的函数使得执行查询和遍历结果成为可能. 但是，读取每一行数据并将其转换为 Wolfram 语言表达式需要更多的库函数. 特别地，以下这些 SQLite 函数用于获取列数、名称和类型：

int sqlite3_column_count(sqlite3_stmt *pStmt);

const char *sqlite3_column_name(sqlite3_stmt*, int N);

int sqlite3_column_type(sqlite3_stmt*, int iCol);

这些 SQLite 函数用于从每一行中提取各种类型的数据：

double sqlite3_column_double(sqlite3_stmt*, int iCol);

sqlite3_int64 sqlite3_column_int64(sqlite3_stmt*, int iCol);

const unsigned char *sqlite3_column_text(sqlite3_stmt*, int iCol);

编译查询函数

现在可以使用 openDB 打开（并自动关闭）数据库，可以使用 createStatement 编译查询，并且可以使用 rowAssociation 将查询结果的每一行转换为表达式. 剩下的就是把它放在一起.

完整代码