【C语言与数据库交互】：打造飞机票订票系统后台的强大引擎


参考资源链接：[C语言实现的飞机票预订系统源代码](https://wenku.csdn.net/doc/6b90kokus9?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. C语言与数据库交互基础

## 1.1 数据库与C语言的关系
在现代软件开发中，数据库和程序语言的交互是构建复杂应用的关键。C语言虽然是一种较为底层的语言，但其与数据库的交互却极其重要。通过C语言，开发者可以处理性能敏感的任务，同时与数据库进行高效的数据交互。

## 1.2 C语言操作数据库的方式
C语言操作数据库通常依赖于数据库提供的API或者第三方数据库连接库。这样的库可以处理网络通信、协议解析以及数据的封装和解封装，使得操作数据库变得更加方便。

## 1.3 基础数据交互示例
以MySQL数据库为例，利用其官方提供的C API，可以实现对数据库的查询和操作。下面是一个简单的示例代码，展示如何用C语言查询数据库中的数据。

#include <mysql.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    MYSQL *conn;
    MYSQL_RES *res;
    MYSQL_ROW row;

    conn = mysql_init(NULL);

    // 连接到数据库
    if (!mysql_real_connect(conn, "host", "user", "password", "database", 0, NULL, 0)) {
        fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(conn));
        exit(1);
    }

    // 执行SQL查询
    if (mysql_query(conn, "SELECT * FROM table_name")) {
        fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(conn));
        exit(1);
    }

    res = mysql_use_result(conn);

    // 输出结果集中的数据
    while ((row = mysql_fetch_row(res)) != NULL)
        printf("%s \n", row[0]);

    // 释放结果集
    mysql_free_result(res);

    // 关闭数据库连接
    mysql_close(conn);

    return 0;
}

以上代码展示了从连接数据库，执行查询，处理结果到最后关闭连接的整个流程，为理解如何用C语言操作数据库提供了一个直观的起点。在后续章节中，我们将深入探讨更多的数据库操作技巧和优化方法。

# 2. 数据库基础与SQL语言

在现代信息技术中，数据库的应用无处不在，成为了数据存储和管理的基石。数据库系统不仅储存了大量数据，而且通过SQL（Structured Query Language）语言提供了灵活的数据查询、操作和管理手段。在本章节中，我们将深入了解关系型数据库的基础知识，并掌握SQL语言的基础和高级特性。

## 2.1 关系型数据库简介

### 2.1.1 数据库的基本概念

关系型数据库是使用表格结构来组织和存储数据的一种数据库管理系统。在关系型数据库中，数据被分割成一系列相关的表，表之间通过主键和外键的关系相连接。关系型数据库强调数据的一致性和完整性，遵循ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）原则，为数据操作提供了可靠的基础。

表是关系型数据库的核心，它由行和列组成。每行代表了一组相关的数据，而每列代表了数据的一个属性。表之间通过共享列（例如主键和外键）来形成关联。

数据库通常通过数据库管理系统（DBMS）来维护，它提供了数据的创建、查询、更新和管理的接口。DBMS可以用来访问和维护数据库中的数据，同时保证数据的安全性和完整性。

### 2.1.2 关系模型的理论基础

关系模型由E.F. Codd于1969年提出，它的理论基础是数学中的集合论和关系代数。关系模型中，表被视为关系的数学表达，而关系是一种数据结构，用来表示两个集合之间的元组关系。每个表都有一个或多个列，每个列都有一个唯一的名称，称为列名或属性名。每行数据代表了该关系中的一个元组。

关系模型要求数据具有以下性质：

1. **无序性**：表中的行和列都是无序的，即在表中增加、删除、修改行或列时，不会影响其他行或列的数据。
2. **唯一性**：表中的每一行都具有唯一标识，通常是通过主键来实现。
3. **原子性**：表中的属性值是不可分割的基本数据项。

关系模型的核心操作包括选择、投影、连接等。这些操作可以组合起来，形成复杂查询，从而允许用户从关系型数据库中检索所需的信息。

## 2.2 SQL语言的结构和语法

### 2.2.1 SQL语言的特点

SQL是一种用于管理关系型数据库的标准语言。它的设计目标是提供一种能以自然和直观的方式表达数据库操作的语言。SQL语言的特点包括：

1. **声明式**：SQL语句告诉数据库做什么，而不关心如何去做。
2. **层次性**：SQL语句可以组合使用，形成层次性的结构，构建复杂的查询和操作。
3. **标准性**：SQL有国际标准，各个数据库厂商都提供了SQL的扩展，但核心语法保持一致。

SQL语言可以分为以下几个部分：

- **数据定义语言（DDL）**：用于定义和修改数据库结构。
- **数据操纵语言（DML）**：用于对数据库中的数据进行增删改查操作。
- **数据控制语言（DCL）**：用于数据库权限管理，比如GRANT和REVOKE语句。
- **事务控制语言（TCL）**：用于管理数据库事务，比如COMMIT和ROLLBACK语句。

### 2.2.2 数据定义语言(DDL)

DDL包含了用来定义和修改数据库结构的SQL语句，如创建、删除和修改表的结构。以下是一些DDL的核心语句：

-- 创建新表
CREATE TABLE passengers (
    passenger_id INT PRIMARY KEY,
    first_name VARCHAR(50),
    last_name VARCHAR(50),
    email VARCHAR(100)
);

-- 删除表
DROP TABLE passengers;

-- 修改表结构
ALTER TABLE passengers
ADD COLUMN phone_number VARCHAR(20);

-- 重命名表
RENAME TABLE passengers TO travelers;

DDL操作通常需要数据库管理员权限，因为它可以直接影响数据库结构。

### 2.2.3 数据操纵语言(DML)

DML包括用来对数据库中的数据进行增删改查的SQL语句。这些操作直接影响数据库中的数据内容。以下是一些DML的核心语句：

-- 插入数据
INSERT INTO passengers (passenger_id, first_name, last_name)
VALUES (1, 'John', 'Doe');

-- 查询数据
SELECT * FROM passengers;

-- 更新数据
UPDATE passengers
SET phone_number = '123-456-7890'
WHERE passenger_id = 1;

-- 删除数据
DELETE FROM passengers WHERE passenger_id = 1;

DML语句用于日常的数据操作，是数据库应用开发中最频繁使用的SQL语句。

## 2.3 数据库的高级操作

### 2.3.1 联合查询和子查询

数据库中的联合查询（JOIN）操作允许从多个相关联的表中检索数据。子查询是在其他SQL语句中嵌套的一个查询语句，可以在SELECT、INSERT、UPDATE或DELETE语句中使用。以下展示了一个使用JOIN和子查询的例子：

-- 使用JOIN操作
SELECT p.first_name, p.last_name, f.flight_number
FROM passengers p
JOIN flight_bookings fb ON p.passenger_id = fb.passenger_id
JOIN flights f ON fb.flight_id = f.flight_id;

-- 使用子查询
SELECT first_name, last_name
FROM passengers
WHERE passenger_id IN (
    SELECT passenger_id
    FROM flight_bookings
    WHERE flight_id = 'AA123'
);

这些高级查询操作使得从复杂的数据库结构中提取数据变得更加灵活和高效。

### 2.3.2 事务处理和并发控制

事务是一组SQL操作的集合，这些操作作为一个整体一起成功或一起失败。事务处理确保了数据库操作的原子性，即要么全部完成，要么全部不发生。

并发控制是数据库管理中的一项重要功能，用于管理多个用户同时对同一数据进行操作时的访问冲突。它保证了数据的一致性和完整性，确保在高并发环境下事务的ACID属性。

-- 开始事务
BEGIN TRANSACTION;

-- 执行一系列操作
-- ...

-- 提交事务
COMMIT;

-- 或者回滚事务
-- ROLLBACK;

在关系型数据库中，通过锁机制（如行锁、表锁）来实施并发控制。锁可以防止数据在并发访问时被破坏，并确保事务的隔离性。

通过以上章节，我们已经对数据库基础与SQL语言有了一个全面的认识。接下来的章节将介绍如何在C语言中利用数据库连接库实现与数据库的交互，包括连接数据库、执行SQL语句以及数据的增删改查等操作。

# 3. C语言中的数据库连接与操作

## 3.1 C语言与数据库的连接机制

### 3.1.1 数据库连接库的选择

选择合适的数据库连接库是进行C语言数据库操作的第一步。由于C语言本身并不直接支持数据库操作，因此需要借助外部库来实现与数据库的连接。常见的数据库连接库包括MySQL Connector/C、SQLite、PostgreSQL等。每种连接库都有其特点和适用场景，比如：

- **MySQL Connector/C**：适用于MySQL数据库，是MySQL官方提供的库，支持MySQL服务器的所有功能。
- **SQLite**：轻量级的嵌入式数据库，不需要独立的服务器进程，非常适合于单用户环境。
- **PostgreSQL**：支持SQL标准，功能强大，适合需要复杂查询和事务支持的应用。

选择连接库时，需要考虑数据库的类型、项目需求、以及库的性能和安全性等因素。

### 3.1.2 连接数据库的基本步骤

连接数据库通常遵循以下基本步骤：

1. 包含必要的头文件。
2. 初始化数据库连接。
3. 设置数据库连接参数（如主机、用户名、密码、数据库名等）。
4. 连接到数据库服务器。
5. 执行SQL语句。
6. 处理查询结果。
7. 关闭连接。

代码示例：

#include <mysql.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    MYSQL *conn;
    MYSQL_RES *res;

    conn = mysql_init(NULL);  // 初始化连接句柄

    // 连接到数据库
    if (!mysql_real_connect(conn, "host", "user", "password", "database", 0, NULL, 0)) {
        fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(conn));
        exit(1);
    }

    // 执行SQL查询
    if (mysql_query(conn, "show tables;")) {
        fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(conn));
        exit(1);
    }

    res = mysql_use_result(conn);

    // 打印结果集
    while ((row = mysql_fetch_r