Removed ExpressionList as a useless unit type
[dbsrgits/SQL-Abstract-2.0-ish.git] / lib / SQL / Abstract / Manual / Specification.pod
1 =head1 NAME
2
3 SQL::Abstract::Manual::Specification
4
5 =head1 SYNOPSIS
6
7 This discusses the specification for the AST provided by L<SQL::Abstract>. It is
8 meant to describe how the AST is structured, various components provided by
9 L<SQL::Abstract> for use with this AST, how to manipulate the AST, and various
10 uses for the AST once it is generated.
11
12 =head1 MOTIVATIONS
13
14 L<SQL::Abstract> has been in use for many years. Originally created to handle
15 the where-clause formation found in L<DBIx::Abstract>, it was generalized to
16 manage the creation of any SQL statement through the use of Perl structures.
17 Through the beating it received as the SQL generation syntax for L<DBIx::Class>,
18 various deficiencies were found and a generalized SQL AST was designed. This
19 document describes that AST.
20
21 =head1 GOALS
22
23 The goals for this AST are as follows:
24
25 =head2 SQL-specific semantics
26
27 Instead of attempting to be an AST to handle any form of query, this will
28 instead be specialized to manage SQL queries (and queries that map to SQL
29 queries). This means that there will be support for SQL-specific features, such
30 as placeholders.
31
32 =head2 Perl-specific semantics
33
34 This AST is meant to be used from within Perl5 only. So, it will take advantage
35 of as many Perl-specific features that make sense to use. No attempt whatosever
36 will be made to make this AST work within any other language, including Perl6.
37
38 =head2 Whole-lifecycle management
39
40 Whether a query is built out of whole cloth in one shot or cobbled together from
41 several snippets over the lifetime of a process, this AST will support any way
42 to construct the query. Queries can also be built from other queries, so an
43 UPDATE statement could be used as the basis for a SELECT statement, DELETE
44 statement, or even a DDL statement of some kind.
45
46 =head2 Dialect-agnostic usage
47
48 Even though SQL itself has several ANSI specifications (SQL-92 and SQL-99 among
49 them), this only serves as a basis for what a given RDBMS will expect. However,
50 every engine has its own specific extensions and specific ways of handling
51 common features. The AST will provide ways of expressing common functionality in
52 a common language. The emitters (objects that follow the Visitor pattern) will
53 be responsible for converting that common language into RDBMS-specific SQL.
54
55 =head1 RESTRICTIONS
56
57 The following are the restrictions upon the AST:
58
59 =head2 DML-only
60
61 The AST will only support DML (Data Modelling Language). It will not (currently)
62 support DDL (Data Definition Language). Practically, this means that the only
63 statements supported will be:
64
65 =over 4
66
67 =item * SELECT
68
69 =item * INSERT INTO
70
71 =item * UPDATE
72
73 =item * DELETE
74
75 =back
76
77 Additional DML statements may be supported by specific Visitors (such as a
78 MySQL visitor supporting REPLACE INTO). q.v. the relevant sections of this
79 specification for details.
80
81 =head2 Dialect-agnostic construction
82
83 The AST will not attempt to be immediately readable to a human as SQL. In fact,
84 due to the dialect differences, particularly in terms of which use operators and
85 which use functions for a given action, the AST will provide simple units. It is
86 the responsibility of the Visitor to provide the appropriate SQL. Furthermore,
87 the AST will be very generic and only provide hints for a subset of SQL. If a
88 Visitor is sufficiently intelligent, pretty SQL may be emitted, but that is not
89 the goal of this AST.
90
91 =head1 COMPONENTS
92
93 There are two major components to SQL::Abstract v2.
94
95 =over 4
96
97 =item * AST
98
99 This is the Abstract Syntax Tree. It is a data structure that represents
100 everything necessary to construct the SQL statement in whatever dialect the
101 user requires.
102
103 =item * Visitor
104
105 This object conforms to the Visitor pattern and is used to generate the SQL
106 represented by the AST. Each dialect will have a different Visitor object. In
107 addition, there will be visitors for at least one of the ANSI specifications.
108
109 =back
110
111 The division of duties between the two components will focus on what the AST
112 can and cannot assume. For example, identifiers do not have 20 components in
113 any dialect, so the AST can validate that. However, determining what
114 constitutes a legal identifier can only be determined by the Visitor object
115 enforcing that dialect's rules.
116
117 =head1 AST STRUCTURE
118
119 The AST will be a HoHo..oH (hash of hash of ... of  hashes). The keys to the
120 outermost hash will be the various clauses of a SQL statement, plus some
121 metadata keys.
122
123 =head2 Metadata keys
124
125 These are the additional metadata keys that the AST provides for.
126
127 =head3 type
128
129 This denotes what kind of query this AST should be interpreted as. Different
130 Visitors may accept additional values for type. For example, a MySQL Visitor
131 may choose to accept 'replace' for REPLACE INTO. If a type value is
132 unrecognized by the Visitor, the Visitor is expected to throw an error.
133
134 All Visitors are expected to handle the following values for type:
135
136 =over 4
137
138 =item * select
139
140 This is a SELECT statement.
141
142 =item * insert
143
144 This is an INSERT statement.
145
146 =item * update
147
148 This is an UPDATE statement.
149
150 =item * delete
151
152 This is a DELETE statement.
153
154 =back
155
156 =head3 ast_version
157
158 This denotes the version of the AST. Different versions will indicate different
159 capabilities provided. Visitors will choose to respect the ast_version as needed
160 and desired.
161
162 =head2 Structural units
163
164 All structural units will be hashes. These hashes will have, at minimum, the
165 following keys:
166
167 =over 4
168
169 =item * type
170
171 This indicates the structural unit that this hash is representing. While this
172 specification provides for standard structural units, different Visitors may
173 choose to accept additional units as desired. If a Visitor encounters a unit it
174 doesn't know how to handle, it is expected to throw an exception. 
175
176 =back
177
178 Structural units in the AST are supported by loaded components. L<SQL::Abstract>
179 provides for the following structural units by default:
180
181 =head3 Identifier
182
183 This is a (potentially) fully canonicalized identifier for a elemnt in the
184 query. This element could be a schema, table, or column. The Visitor will
185 determine validity within the context of that SQL dialect. The AST is only
186 responsible for validating that the elements are non-empty Strings.
187
188 The hash will be structured as follows:
189
190   {
191       type     => 'Identifier',
192       element1 => Scalar,
193       element2 => Scalar,
194       element3 => Scalar,
195   }
196
197 If element3 exists, then element2 must exist. element1 must always exist. If a
198 given element exists, then it must be defined and of non-zero length.
199
200 Visitors are expected to, by default, quote all identifiers according to the SQL
201 dialect's quoting scheme.
202
203 Any of the elements may be '*', as in SELECT * or SELECT COUNT(*). Visitors must
204 be careful to I<not> quote asterisks.
205
206 =head3 Value
207
208 A Value is a Perl scalar. Depending on the subtype, a Visitor may be able to
209 make certain decisions. The following are the minimally-valid subtypes:
210
211 =over 4
212
213 =item * String
214
215 A String is a quoted series of characters. The Visitor is expected to ensure
216 that embedded quotes are properly handled per the SQL dialect's quoting scheme.
217
218 =item * Number
219
220 A Number is an unquoted number in some numeric format.
221
222 =item * Null
223
224 Null is SQL's NULL and corresponds to Perl's C<undef>.
225
226 =item * BindParameter
227
228 This corresponds to a value that will be passed in. This value is normally
229 quoted in such a fashion so as to protect against SQL injection attacks. (q.v.
230 L<DBI/quote()> for an example.)
231
232 BindParameters are normally represented by a '?'.
233
234 =back
235
236 The hash will be structured as follows:
237
238   {
239       type    => 'Value'
240       subtype => [ 'String' | 'Number' | 'Null' | 'BindParameter' ]
241       value   => Scalar
242   }
243
244 The provided subtypes are the ones that all Visitors are expected to support.
245 Visitors may choose to support additional subtypes. Visitors are expected to
246 throw an exception upon encountering an unknown subtype.
247
248 =head3 Operator
249
250 An Operator would be, in SQL dialect terms, a unary operator, a binary operator,
251 a trinary operator, or a function. Since different dialects may have a given
252 functionality as an operator or a function (such as CONCAT in MySQl vs. || in
253 Oracle for string concatenation), they will be represented in the AST as generic
254 operators.
255
256 The hash will be structured as follows:
257
258   {
259       type => 'Operator',
260       op   => String,
261       args => [
262           Expression,
263       ],
264   }
265
266 Operators have a cardinality, or expected number of arguments. Some operators,
267 such as MAX(), have a cardinality of 1. Others, such as IF(), have a cardinality
268 of N, meaning they can have any number of arguments greater than 0. Others, such
269 as NOW(), have a cardinality of 0. Several operators with the same meaning may
270 have a different cardinality in different SQL dialects as different engines may
271 allow different behaviors. As cardinality may differ between dialects, enforcing
272 cardinality is necessarily left to the Visitor.
273
274 Operators also have restrictions on the types of arguments they will accept. The
275 first argument may or may not restricted in the same fashion as the other
276 arguments. As with cardinality, this restriction will need to be managed by the
277 Visitor.
278
279 The operator name needs to take into account the possibility that the RDBMS may
280 allow UDFs (User-Defined Functions) that have the same name as an operator, such
281 as 'AND'. This will have to be managed by the Visitor.
282
283 =head3 Subquery
284
285 A Subquery is another AST whose type metadata parameter is set to "SELECT".
286
287 Most places that a Subquery can be used would require a single value to be
288 returned (single column, single row), but that is not something that the AST can
289 easily enforce. The single-column restriction may possibly be enforced, but the
290 single-row restriction is much more difficult and, in most cases, probably
291 impossible.
292
293 Subqueries, when expressed in SQL, must be bounded by parentheses.
294
295 =head3 Expression
296
297 An Expression can be any one of the following:
298
299 =over 4
300
301 =item * Identifier
302
303 =item * Value
304
305 =item * Operator
306
307 =item * Subquery
308
309 =back
310
311 An Expression is a meta-syntactic unit. An "Expression" unit will never appear
312 within the AST. It acts as a junction.
313
314 =head3 Nesting
315
316 There is no specific operator or nodetype for nesting. Instead, nesting is
317 explicitly specified by node descent in the AST. 
318
319 =head2 SQL clauses
320
321 These are all the legal and acceptable clauses within the AST that would
322 correpsond to clauses in a SQL statement. Not all clauses are legal within a
323 given RDBMS engine's SQL dialect and some clauses may be required in one and
324 optional in another. Detecting and enforcing those engine-specific restrictions
325 is the responsibility of the Visitor object.
326
327 The clauses are defined with a yacc-like syntax. The various parts are:
328
329 =over 4
330
331 =item * :=
332
333 This means "defined" and is used to create a new term to be used below.
334
335 =item * []
336
337 This means optional and indicates that the items within it are optional.
338
339 =item * []*
340
341 This means optional and repeating as many times as desired.
342
343 =item * |
344
345 This means alternation. It is a binary operator and indicates that either the
346 left or right hand sides may be used, but not both.
347
348 =item * C<< <> >>
349
350 This is a grouping construct. It means that all elements within this construct
351 are treated together for the purposes of optional, repeating, alternation, etc.
352
353 =back
354
355 The expected clauses are (name and structure):
356
357 =head3 select
358
359 This corresponds to the SELECT clause of a SELECT statement.
360
361 A select clause unit is an array of one or more SelectComponent units.
362
363 The hash for a SelectComponent unit is composed as follows:
364
365   {
366       type  => 'SelectComponent',
367       value => Expression,
368       as    => String,
369   }
370
371 The 'as' component is optional. Visitors may choose to make it required in
372 certain situations.
373
374 =head3 tables
375
376 This is a list of tables that this clause is affecting. It corresponds to the
377 FROM clause in a SELECT statement and the INSERT INTO/UPDATE/DELETE clauses in
378 those respective statements. Depending on the type metadata entry, the
379 appropriate clause name will be used.
380
381 The tables clause has several RDBMS-specific variations. The AST will support
382 all of them and it is up to the Visitor object constructing the actual SQL to
383 validate and/or use what is provided as appropriate.
384
385 A TableJoin is a junction of the following elements:
386
387 =over 4
388
389 =item * TableIdentifier
390
391 =item * Operator
392
393 =back
394
395 The hash for a TableIdentifier will be composed as follows:
396
397   # TableIdentifier
398   {
399       type  => 'TableIdentifier',
400       value => Expression,
401       as    => String,
402   }
403
404 The value should be either an Identifier or a SubQuery. 
405
406 The hash for an Operator within a tables clause will be composed as follows:
407
408   # Operator
409   {
410       type => 'Operator',
411       op   => '< LEFT|RIGHT|FULL [ OUTER ] > | INNER | CROSS',
412       on   => Expression,
413   }
414
415 A USING clause is syntactic sugar for an ON clause and, as such, is not provided
416 for by the AST. A join of a comma is identical to a CROSS JOIN and, as such, is
417 not provided for by the AST. The on clause is optional.
418
419 =head3 where
420
421 This corresponds to the WHERE clause in a SELECT, UPDATE, or DELETE statement.
422
423 A where clause is composed of an Expression.
424
425 =head3 set
426
427 This corresponds to the SET clause in an INSERT or UPDATE statement.
428
429 A set clause unit is an array of one or more SetComponent units.
430
431 The hash for SetComponent unit is composed as follows:
432
433   {
434       type => 'SetComponent',
435       col  => Identifier,
436       value => Expression,
437   }
438
439 =head3 columns
440
441 This corresponds to the optional list of columns in an INSERT statement.
442
443 A columns clause unit is an array of one or more Identifier units.
444
445 =head3 values
446
447 This corresponds to the VALUES clause in an INSERT statement.
448
449 A values clause unit is an array of one or more Expression units.
450
451 If there is a columns clause, the number of entries in the values clause must be
452 equal to the number of entries in the columns clause.
453
454 =head3 orderby
455
456 This corresponds to the ORDER BY clause in a SELECT statement.
457
458 A orderby clause unit is an array of one or more OrderbyComponent units.
459
460 The hash for a OrderbyComponent unit is composed as follows:
461
462   {
463       type  => 'OrderbyComponent',
464       value => < Identifier | Number >
465       dir   => '< ASC | DESC >',
466   }
467
468 The dir element, if omitted, will be defaulted to ASC by the AST. The number
469 corresponds to a column in the select clause.
470
471 =head3 groupby
472
473 This corresponds to the GROUP BY clause in a SELECT statement.
474
475 A groupby clause unit is an array of one or more GroupbyComponent units.
476
477 The hash for a GroupbyComponent unit is composed as follows:
478
479   {
480       type  => 'GroupbyComponent',
481       value => < Identifier | Number >
482   }
483
484 The number corresponds to a column in the select clause.
485
486 =head3 rows
487
488 This corresponds to the clause that is used in some RDBMS engines to limit the
489 number of rows returned by a query. In MySQL, this would be the LIMIT clause.
490
491 The hash for a rows clause is composed as follows:
492
493   {
494       start => Number,
495       count => Number,
496   }
497
498 The start attribute, if ommitted, will default to 0. The count attribute is
499 optional.
500
501 =head3 for
502
503 This corresponds to the clause that is used in some RDBMS engines to indicate
504 what locks are to be taken by this SELECT statement.
505
506 The hash for a for clause is composed as follows:
507
508   {
509       value => '< UPDATE | DELETE >',
510   }
511
512 =head3 connectby
513
514 This corresponds to the clause that is used in some RDBMS engines to provide for
515 an adjacency-list query.
516
517 The hash for a for clause is composed as follows:
518
519   {
520       start_with => [
521           Expression,
522       ],
523       connect_by => {
524           option => '< PRIOR | NOCYCLE >'
525           cond => [
526               Expression,
527           ],
528       },
529       order_siblings => orderby-clause,
530   }
531
532 Both the start_with and order_siblings clauses are optional.
533
534 =head1 TODO
535
536 =over 4
537
538 =item * sproc unit
539
540 =back
541
542 =head1 AUTHORS
543
544 robkinyon: Rob Kinyon C<< <rkinyon@cpan.org> >>
545
546 =head1 LICENSE
547
548 You may distribute this code under the same terms as Perl itself.
549
550 =cut