DuckDB扩展开发指南：打造专属SQL函数与数据类型

DuckDB扩展开发指南：打造专属SQL函数与数据类型

【免费下载链接】duckdb 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/duc/duckdb

扩展概述

DuckDB扩展是包含额外功能的库，与主代码库分离，可通过静态链接或动态加载方式集成。扩展类型分为树内扩展（In-tree）和树外扩展（Out-of-tree），树内扩展如parquet和json直接位于主仓库，树外扩展则维护在独立仓库。

扩展目录结构

扩展开发需遵循特定目录结构，以parquet扩展为例：

extension/parquet/
├── CMakeLists.txt       # 构建配置
├── include/             # 头文件目录
├── column_reader.cpp    # 核心实现
└── parquet_extension.cpp # 扩展入口

开发环境准备

基础构建命令

使用DUCKDB_EXTENSIONS变量指定扩展构建：

DUCKDB_EXTENSIONS='json;icu' make

或直接通过CMake配置：

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DBUILD_EXTENSIONS='parquet;json'

配置文件设置

创建extension/extension_config_local.cmake自定义扩展加载：

# 禁用静态链接
duckdb_extension_load(parquet DONT_LINK)
# 指定外部扩展路径
duckdb_extension_load(my_extension
    SOURCE_DIR /path/to/my_extension
)

核心开发步骤

1. 定义扩展入口

每个扩展需实现RegisterExtension函数，以JSON扩展为例：

// json_extension.cpp
void RegisterJSONExtension(DatabaseInstance &db) {
    auto &config = DBConfig::GetConfig(db);
    config.AddExtensionFunction(JSONExtractFunction());
    // 注册数据类型和函数
}

2. 实现SQL函数

创建自定义函数需继承ScalarFunction，并注册到扩展中：

// json_functions.cpp
struct JSONExtractFunction : ScalarFunction {
    JSONExtractFunction() : ScalarFunction({LogicalType::VARCHAR, LogicalType::VARCHAR}, 
                                           LogicalType::JSON) {}

    void Execute(ExecutionContext &context, DataChunk &input, DataChunk &output) override {
        // 实现JSON提取逻辑
    }
};

3. 添加数据类型

通过LogicalType注册自定义数据类型：

// 在扩展初始化时注册
auto geo_type = LogicalType::RegisterType("GEOGRAPHY", GeoType::GetTypeId());

构建与测试

CMake配置示例

参考parquet扩展的构建配置：

# parquet/CMakeLists.txt
set(PARQUET_EXTENSION_FILES
    column_reader.cpp
    parquet_extension.cpp
)
build_static_extension(parquet ${PARQUET_EXTENSION_FILES})
build_loadable_extension(parquet ${PARQUET_EXTENSION_FILES})

测试扩展功能

使用SQL测试自定义函数：

-- 加载扩展
LOAD 'build/release/extension/json/json.duckdb_extension';
-- 测试JSON函数
SELECT json_extract('{"a":1}', '$.a');

高级功能

依赖管理

通过VCPKG管理扩展依赖，在vcpkg.json中声明：

{
  "dependencies": ["nlohmann-json"]
}

执行合并依赖脚本：

make extension_configuration

版本兼容性

扩展需处理DuckDB版本变更，通过宏定义适配不同API：

#if DUCKDB_VERSION_MAJOR >= 0 && DUCKDB_VERSION_MINOR >= 9
// 使用新版本API
#else
// 兼容旧版本实现
#endif

发布与分发

打包扩展

构建可分发的扩展二进制：

make release_extensions

生成的扩展文件位于build/release/extension/目录。

扩展签名

树内扩展由DuckDB官方签名，外部扩展需使用自签名证书：

duckdb_extension_sign --key my_key.pem my_extension.duckdb_extension

总结

扩展开发流程涵盖环境配置、功能实现、测试打包等阶段。开发者可参考现有扩展如parquet和json的实现，快速上手自定义扩展开发。通过扩展机制，可灵活扩展DuckDB的SQL函数和数据类型，满足特定业务需求。

扩展开发资源

• 官方模板：extension-template
• API文档：DuckDB C++ API
• 示例扩展：extension/json

【免费下载链接】duckdb 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/duc/duckdb