C++ ODB ORM 从入门到实战应用(ODB使用)_C/C++

odb（object-relational mapping）是 c++ 领域成熟的 orm 框架，由 code synthesis 开发，能将 c++ 对象与关系型数据库（如 mysql、postgresql、sqlite）无缝映射，避免手动编写 sql 语句，大幅提升数据库开发效率。本文从基础概念到实战开发，全面讲解 odb 的使用。

一、odb 核心概念与环境准备

1. orm 与 odb 简介

orm（对象关系映射）的核心是 “对象 - 表映射”：c++ 类对应数据库表，类成员对应表字段，对象实例对应表中的行。odb 作为 c++ 专属 orm，具备以下特性：

支持主流数据库（mysql、postgresql、sqlite、oracle 等）；
编译期代码生成，无运行时开销；
支持事务、关联映射（一对一、一对多）、继承映射等高级特性；
轻量级，仅需链接 odb 库，无额外依赖。

2. 环境搭建

（1）安装 odb 工具链

下载 odb 编译器：从code synthesis 官网下载对应平台的 odb 编译器（odb命令行工具）；
安装数据库驱动：如 mysql 需安装libmysqlclient，postgresql 需安装libpq；
配置 c++ 编译环境：确保编译器支持 c++11 及以上（如 gcc、clang、msvc）。

（2）项目依赖

链接 odb 核心库（odb）和对应数据库驱动库（如odb-mysql、odb-sqlite）；
包含 odb 头文件路径（#include <odb/database.hxx>等）。

二、odb 入门：简单对象映射

1. 定义持久化类

首先定义一个 c++ 类，通过 odb 注解标记为 “持久化类”，并指定表名、字段属性：

// person.hxx
#include <string>
#include <odb/core.hxx> // odb核心头文件
// 标记为持久化类，对应数据库表"person"
#pragma db object table("person")
class person
{
public:
    person() {} // 必须提供默认构造函数
    person(const std::string& name, int age, const std::string& email)
        : name_(name), age_(age), email_(email) {}
    // 访问器方法
    const std::string& name() const { return name_; }
    int age() const { return age_; }
    const std::string& email() const { return email_; }
private:
    // 主键（auto表示自增）
    #pragma db id auto
    unsigned long id_;
    // 普通字段（可指定列名、约束，如not_null）
    #pragma db column("name") not_null
    std::string name_;
    #pragma db column("age")
    int age_;
    #pragma db column("email") unique // 唯一约束
    std::string email_;
    // odb需要访问私有成员，声明友元
    friend class odb::access;
};

2. 生成数据库访问代码

odb 通过编译器（odb命令）分析注解，生成持久化类的数据库操作代码：

# 针对mysql生成代码，输出person-odb.hxx和person-odb.cxx
odb -d mysql --generate-query --generate-schema person.hxx

-d mysql：指定数据库类型（可选sqlite、pgsql等）；
--generate-query：生成查询支持代码；
--generate-schema：生成建表 sql 语句。

3. 基础数据库操作（crud）

（1）初始化数据库连接

#include <odb/database.hxx>
#include <odb/mysql/database.hxx> // mysql驱动
// 创建数据库连接（mysql示例）
std::unique_ptr<odb::database> db(
    new odb::mysql::database(
        "root",      // 用户名
        "password",  // 密码
        "test_db",   // 数据库名
        "localhost", // 主机
        3306         // 端口
    )
);

（2）插入数据（create）

#include "person-odb.hxx" // 生成的代码
person p("alice", 25, "alice@example.com");
odb::transaction t(db->begin()); // 开启事务
db->persist(p); // 插入对象到数据库
t.commit();     // 提交事务

（3）查询数据（read）

主键查询：

odb::transaction t(db->begin());
std::shared_ptr<person> p = db->load<person>(1); // 根据主键1查询
std::cout << "name: " << p->name() << ", age: " << p->age() << std::endl;
t.commit();

条件查询：

#include <odb/query.hxx>
#include <odb/session.hxx>
odb::session s; // 查询需开启session
odb::transaction t(db->begin());
// 构建查询：age > 20 且 name like 'a%'
odb::query<person> q(
    odb::query<person>::age > 20 &&
    odb::query<person>::name.like("a%")
);
// 执行查询并遍历结果
for (auto& p : db->query<person>(q))
    std::cout << p.name() << ": " << p.email() << std::endl;
t.commit();

（4）更新数据（update）

odb::transaction t(db->begin());
std::shared_ptr<person> p = db->load<person>(1);
p->age_ = 26; // 修改对象（需将age_改为public或提供setter）
db->update(*p); // 更新数据库
t.commit();

（5）删除数据（delete）

odb::transaction t(db->begin());
db->erase<person>(1); // 根据主键删除
t.commit();

三、odb 进阶特性

1. 关联映射

（1）一对一关联（one-to-one）

例如person关联address：

// address.hxx
#pragma db object
class address
{
    // ... 字段定义（主键id_，street_，city_等）
};
// person.hxx中添加关联
#pragma db object
class person
{
    // ... 其他字段
    #pragma db one_to_one // 一对一关联
    odb::lazy_ptr<address> address_; // 懒加载（访问时才查询）
};

（2）一对多关联（one-to-many）

例如department包含多个employee：

// employee.hxx
#pragma db object
class employee
{
    // ... 字段
    #pragma db many_to_one // 多对一（反向关联）
    odb::ptr<department> dept_;
};
// department.hxx
#pragma db object
class department
{
    // ... 字段
    #pragma db one_to_many(mapped_by = "dept_") // 一对多，指定反向关联字段
    std::vector<odb::ptr<employee>> employees_;
};

2. 继承映射

odb 支持类继承的表映射，分为三种策略：

单表策略：所有子类映射到同一张表（通过discriminator区分）；
joined 策略：父类和子类分别映射到不同表，查询时关联；
table-per-class 策略：每个子类映射到独立表。

示例（单表策略）：

#pragma db object abstract // 抽象父类
class user
{
    #pragma db id auto
    unsigned long id_;
    std::string username_;
};
#pragma db object
class adminuser : public user
{
    std::string role_;
};
#pragma db object
class normaluser : public user
{
    std::string avatar_;
};

3. 事务与并发

odb 支持事务的 acid 特性，可通过odb::transaction控制：

odb::transaction t(db->begin());
try
{
    // 批量操作
    db->persist(p1);
    db->persist(p2);
    t.commit();
}
catch (const odb::exception& e)
{
    t.rollback(); // 异常时回滚
    std::cerr << "transaction failed: " << e.what() << std::endl;
}

四、实战案例：用户管理系统

1. 需求分析

实现一个简单的用户管理系统，支持用户的增删改查、角色关联（用户 - 角色一对多）。

2. 核心代码实现

（1）定义持久化类

// role.hxx
#pragma db object
class role
{
public:
    role(const std::string& name) : name_(name) {}
private:
    friend class odb::access;
    role() {}
    #pragma db id auto
    unsigned long id_;
    #pragma db not_null unique
    std::string name_; // 角色名：admin, user
};
// user.hxx
#pragma db object
class user
{
public:
    user(const std::string& name, int age) : name_(name), age_(age) {}
private:
    friend class odb::access;
    user() {}
    #pragma db id auto
    unsigned long id_;
    #pragma db not_null
    std::string name_;
    int age_;
    #pragma db many_to_many // 多对多关联角色
    std::vector<odb::ptr<role>> roles_;
};

（2）生成代码并编译

odb -d sqlite --generate-query --generate-schema role.hxx user.hxx
g++ -c user-odb.cxx role-odb.cxx main.cxx -i/path/to/odb/include -l/path/to/odb/lib -lodb -lodb-sqlite

（3）业务逻辑实现

#include <odb/sqlite/database.hxx>
#include "user-odb.hxx"
#include "role-odb.hxx"
int main()
{
    // sqlite数据库（文件test.db）
    std::unique_ptr<odb::database> db(new odb::sqlite::database("test.db"));
    // 1. 创建角色
    odb::transaction t1(db->begin());
    db->persist(role("admin"));
    db->persist(role("user"));
    t1.commit();
    // 2. 创建用户并关联角色
    odb::transaction t2(db->begin());
    auto admin_role = db->query_one<role>(odb::query<role>::name == "admin");
    user u("bob", 30);
    u.roles_.push_back(admin_role);
    db->persist(u);
    t2.commit();
    // 3. 查询用户及其角色
    odb::session s;
    odb::transaction t3(db->begin());
    auto user = db->load<user>(1);
    std::cout << "user: " << user->name_ << ", roles: ";
    for (auto& r : user->roles_)
        std::cout << r->name_ << " ";
    t3.commit();
    return 0;
}

五、odb 最佳实践与注意事项

避免过度封装：简单查询直接使用 odb 的query接口，复杂 sql 可通过odb::query的raw()方法嵌入原生 sql；
懒加载优化：关联对象默认懒加载，批量查询时可通过odb::join主动关联，减少数据库请求；
性能考量：编译期生成代码无运行时开销，但频繁的对象持久化需注意事务批量处理；
数据库迁移：使用--generate-schema生成的 sql 文件管理表结构，配合版本控制实现迁移；
异常处理：捕获odb::exception及其子类（如odb::sql_exception），处理数据库错误。

六、总结

odb 作为 c++ 的高效 orm 框架，通过编译期代码生成实现了对象与数据库的无缝映射，既保留了 c++ 的性能优势，又简化了数据库操作。从简单的 crud 到复杂的关联映射、事务管理，odb 都能提供优雅的解决方案，是 c++ 后端开发中替代原生 sql 的理想选择。掌握 odb 的核心用法，可大幅提升项目的开发效率和可维护性。

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