10-cpp.mdx

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sidebar_label: C/C++
title: C/C++ Connector
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C/C++ 开发人员可以使用 TDengine 的客户端驱动，即 C/C++连接器 （以下都用 TDengine 客户端驱动表示），开发自己的应用来连接 TDengine 集群完成数据存储、查询以及其他功能。TDengine 客户端驱动的 API 类似于 MySQL 的 C API。应用程序使用时，需要包含 TDengine 头文件 _taos.h_，里面列出了提供的 API 的函数原型；应用程序还要链接到所在平台上对应的动态库。

```c
#include <taos.h>
```

TDengine 服务端或客户端安装后，`taos.h` 位于：

- Linux：`/usr/local/taos/include`
- Windows：`C:\TDengine\include`
- macOS：`/usr/local/include`

TDengine 客户端驱动的动态库位于：

- Linux: `/usr/local/taos/driver/libtaos.so`
- Windows: `C:\TDengine\taos.dll`
- macOS: `/usr/local/lib/libtaos.dylib`

## 支持的平台

请参考[支持的平台列表](../#支持的平台)

## 支持的版本

TDengine 客户端驱动的版本号与 TDengine 服务端的版本号是一一对应的强对应关系，建议使用与 TDengine 服务端完全相同的客户端驱动。虽然低版本的客户端驱动在前三段版本号一致（即仅第四段版本号不同）的情况下也能够与高版本的服务端相兼容，但这并非推荐用法。强烈不建议使用高版本的客户端驱动访问低版本的服务端。

## 安装步骤

TDengine 客户端驱动的安装请参考 [安装指南](../#安装步骤)

## 建立连接

使用客户端驱动访问 TDengine 集群的基本过程为：建立连接、查询和写入、关闭连接、清除资源。

下面为建立连接的示例代码，其中省略了查询和写入部分，展示了如何建立连接、关闭连接以及清除资源。

```c
  TAOS *taos = taos_connect("localhost:6030", "root", "taosdata", NULL, 0);
  if (taos == NULL) {
    printf("failed to connect to server, reason:%s\n", "null taos" /*taos_errstr(taos)*/);
    exit(1);
  }

  /* put your code here for read and write */

  taos_close(taos);
  taos_cleanup();
```

在上面的示例代码中， `taos_connect()` 建立到客户端程序所在主机的 6030 端口的连接，`taos_close()`关闭当前连接，`taos_cleanup()`清除客户端驱动所申请和使用的资源。

:::note

- 如未特别说明，当 API 的返回值是整数时，_0_ 代表成功，其它是代表失败原因的错误码，当返回值是指针时， _NULL_ 表示失败。
- 所有的错误码以及对应的原因描述在 `taoserror.h` 文件中。

:::

## 示例程序

本节展示了使用客户端驱动访问 TDengine 集群的常见访问方式的示例代码。

### 同步查询示例

<details>
<summary>同步查询</summary>

```c
{{#include examples/c/demo.c}}
```
格式化输出不同类型字段函数 taos_print_row
```c
int taos_print_row(char *str, TAOS_ROW row, TAOS_FIELD *fields, int num_fields) {
  int32_t len = 0;
  for (int i = 0; i < num_fields; ++i) {
    if (i > 0) {
      str[len++] = ' ';
    }

    if (row[i] == NULL) {
      len += sprintf(str + len, "%s", TSDB_DATA_NULL_STR);
      continue;
    }

    switch (fields[i].type) {
      case TSDB_DATA_TYPE_TINYINT:
        len += sprintf(str + len, "%d", *((int8_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_UTINYINT:
        len += sprintf(str + len, "%u", *((uint8_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_SMALLINT:
        len += sprintf(str + len, "%d", *((int16_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_USMALLINT:
        len += sprintf(str + len, "%u", *((uint16_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_INT:
        len += sprintf(str + len, "%d", *((int32_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_UINT:
        len += sprintf(str + len, "%u", *((uint32_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_BIGINT:
        len += sprintf(str + len, "%" PRId64, *((int64_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_UBIGINT:
        len += sprintf(str + len, "%" PRIu64, *((uint64_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_FLOAT: {
        float fv = 0;
        fv = GET_FLOAT_VAL(row[i]);
        len += sprintf(str + len, "%f", fv);
      } break;

      case TSDB_DATA_TYPE_DOUBLE: {
        double dv = 0;
        dv = GET_DOUBLE_VAL(row[i]);
        len += sprintf(str + len, "%lf", dv);
      } break;

      case TSDB_DATA_TYPE_BINARY:
      case TSDB_DATA_TYPE_NCHAR: {
        int32_t charLen = varDataLen((char *)row[i] - VARSTR_HEADER_SIZE);
        if (fields[i].type == TSDB_DATA_TYPE_BINARY) {
          assert(charLen <= fields[i].bytes && charLen >= 0);
        } else {
          assert(charLen <= fields[i].bytes * TSDB_NCHAR_SIZE && charLen >= 0);
        }

        memcpy(str + len, row[i], charLen);
        len += charLen;
      } break;

      case TSDB_DATA_TYPE_TIMESTAMP:
        len += sprintf(str + len, "%" PRId64, *((int64_t *)row[i]));
        break;

      case TSDB_DATA_TYPE_BOOL:
        len += sprintf(str + len, "%d", *((int8_t *)row[i]));
      default:
        break;
    }
  }
  str[len] = 0;

  return len;
}
  
```  
  
</details>

### 异步查询示例

<details>
<summary>异步查询</summary>

```c
{{#include examples/c/asyncdemo.c}}
```

</details>

### 参数绑定示例

<details>
<summary>参数绑定</summary>

```c
{{#include examples/c/prepare.c}}
```

</details>

### 无模式写入示例

<details>
<summary>无模式写入</summary>

```c
{{#include examples/c/schemaless.c}}
```

</details>

### 订阅和消费示例

<details>
<summary>订阅和消费</summary>

```c
  {{#include examples/c/tmq.c}}
```

</details>

:::info
更多示例代码及下载请见 [GitHub](https://github.com/taosdata/TDengine/tree/develop/examples/c)。
也可以在安装目录下的 `examples/c` 路径下找到。 该目录下有 makefile，在 Linux/macOS 环境下，直接执行 make 就可以编译得到执行文件。
**提示：**在 ARM 环境下编译时，请将 makefile 中的 `-msse4.2` 去掉，这个选项只有在 x64/x86 硬件平台上才能支持。

:::

## API 参考

以下分别介绍 TDengine 客户端驱动的基础 API、同步 API、异步 API、订阅 API 和无模式写入 API。

### 基础 API

基础 API 用于完成创建数据库连接等工作，为其它 API 的执行提供运行时环境。

- `void taos_init()`

  初始化运行环境。如果没有主动调用该 API，那么调用 `taos_connect()` 时驱动将自动调用该 API，故程序一般无需手动调用。

- `void taos_cleanup()`

  清理运行环境，应用退出前应调用。

- `int taos_options(TSDB_OPTION option, const void * arg, ...)`

  设置客户端选项，目前支持区域设置（`TSDB_OPTION_LOCALE`）、字符集设置（`TSDB_OPTION_CHARSET`）、时区设置（`TSDB_OPTION_TIMEZONE`）、配置文件路径设置（`TSDB_OPTION_CONFIGDIR`）。区域设置、字符集、时区默认为操作系统当前设置。

- `char *taos_get_client_info()`

  获取客户端版本信息。

- `TAOS *taos_connect(const char *host, const char *user, const char *pass, const char *db, int port)`

  创建数据库连接，初始化连接上下文。其中需要用户提供的参数包含：

  - host：TDengine 集群中任一节点的 FQDN
  - user：用户名
  - pass：密码
  - db：  数据库名字，如果用户没有提供，也可以正常连接，用户可以通过该连接创建新的数据库，如果用户提供了数据库名字，则说明该数据库用户已经创建好，缺省使用该数据库
  - port：taosd 程序监听的端口

  返回值为空表示失败。应用程序需要保存返回的参数，以便后续使用。

  :::info
  同一进程可以根据不同的 host/port 连接多个 TDengine 集群

  :::

- `char *taos_get_server_info(TAOS *taos)`

  获取服务端版本信息。

- `int taos_select_db(TAOS *taos, const char *db)`

  将当前的缺省数据库设置为 `db`。
  
- `int taos_get_current_db(TAOS *taos, char *database, int len, int *required)`
  
  - database，len为用户在外面申请的空间，内部会把当前db赋值到database里。
  - 只要是没有正常把db名赋值到database中（包括截断），返回错误，返回值为-1，然后用户可以通过  taos_errstr(NULL) 来获取错误提示。
  - 如果，database == NULL 或者 len<=0 返回错误，required里保存存储db需要的空间（包含最后的'\0'）
  - 如果，len 小于 存储db需要的空间（包含最后的'\0'），返回错误，database里赋值截断的数据，以’\0‘结尾。
  - 如果，len 大于等于 存储db需要的空间（包含最后的'\0'），返回正常0，database里赋值以’\0‘结尾的db名。

- `void taos_close(TAOS *taos)`

  关闭连接，其中`taos`是 `taos_connect()` 返回的句柄。

### 同步查询 API

本小节介绍 API 均属于同步接口。应用调用后，会阻塞等待响应，直到获得返回结果或错误信息。

- `TAOS_RES* taos_query(TAOS *taos, const char *sql)`

  执行 SQL 语句，可以是 DQL、DML 或 DDL 语句。 其中的 `taos` 参数是通过 `taos_connect()` 获得的句柄。不能通过返回值是否是 `NULL` 来判断执行结果是否失败，而是需要用 `taos_errno()` 函数解析结果集中的错误代码来进行判断。

- `int taos_result_precision(TAOS_RES *res)`

  返回结果集时间戳字段的精度，`0` 代表毫秒，`1` 代表微秒，`2` 代表纳秒。

- `TAOS_ROW taos_fetch_row(TAOS_RES *res)`

  按行获取查询结果集中的数据。

- `int taos_fetch_block(TAOS_RES *res, TAOS_ROW *rows)`

  批量获取查询结果集中的数据，返回值为获取到的数据的行数。

- `int taos_num_fields(TAOS_RES *res)` 和 `int taos_field_count(TAOS_RES *res)`

  这两个 API 等价，用于获取查询结果集中的列数。

- `int* taos_fetch_lengths(TAOS_RES *res)`

  获取结果集中每个字段的长度。返回值是一个数组，其长度为结果集的列数。

- `int taos_affected_rows(TAOS_RES *res)`

  获取被所执行的 SQL 语句影响的行数。

- `TAOS_FIELD *taos_fetch_fields(TAOS_RES *res)`

  获取查询结果集每列数据的属性（列的名称、列的数据类型、列的长度），与 `taos_num_fields()` 配合使用，可用来解析 `taos_fetch_row()` 返回的一个元组(一行)的数据。 `TAOS_FIELD` 的结构如下：

```c
typedef struct taosField {
  char     name[65];  // column name
  uint8_t  type;      // data type
  int16_t  bytes;     // length, in bytes
} TAOS_FIELD;
```

- `void taos_stop_query(TAOS_RES *res)`

  停止当前查询的执行。

- `void taos_free_result(TAOS_RES *res)`

  释放查询结果集以及相关的资源。查询完成后，务必调用该 API 释放资源，否则可能导致应用内存泄露。但也需注意，释放资源后，如果再调用 `taos_consume()` 等获取查询结果的函数，将导致应用崩溃。

- `char *taos_errstr(TAOS_RES *res)`

  获取最近一次 API 调用失败的原因,返回值为字符串标识的错误提示信息。

- `int taos_errno(TAOS_RES *res)`

  获取最近一次 API 调用失败的原因，返回值为错误代码。

:::note
2.0 及以上版本 TDengine 推荐数据库应用的每个线程都建立一个独立的连接，或基于线程建立连接池。而不推荐在应用中将该连接 (TAOS\*) 结构体传递到不同的线程共享使用。基于 TAOS 结构体发出的查询、写入等操作具有多线程安全性，但 “USE statement” 等状态量有可能在线程之间相互干扰。此外，C 语言的连接器可以按照需求动态建立面向数据库的新连接（该过程对用户不可见），同时建议只有在程序最后退出的时候才调用 `taos_close()` 关闭连接。
另一个需要注意的是，在上述同步 API 执行过程中，不能调用类似 pthread_cancel 之类的 API 来强制结束线程，因为涉及一些模块的同步操作，如果强制结束线程有可能造成包括但不限于死锁等异常状况。

:::

### 异步查询 API

TDengine 还提供性能更高的异步 API 处理数据插入、查询操作。在软硬件环境相同的情况下，异步 API 处理数据插入的速度比同步 API 快 2 ～ 4 倍。异步 API 采用非阻塞式的调用方式，在系统真正完成某个具体数据库操作前，立即返回。调用的线程可以去处理其他工作，从而可以提升整个应用的性能。异步 API 在网络延迟严重的情况下，优势尤为突出。

异步 API 都需要应用提供相应的回调函数，回调函数参数设置如下：前两个参数都是一致的，第三个参数依不同的 API 而定。第一个参数 param 是应用调用异步 API 时提供给系统的，用于回调时，应用能够找回具体操作的上下文，依具体实现而定。第二个参数是 SQL 操作的结果集，如果为空，比如 insert 操作，表示没有记录返回，如果不为空，比如 select 操作，表示有记录返回。

异步 API 对于使用者的要求相对较高，用户可根据具体应用场景选择性使用。下面是两个重要的异步 API：

- `void taos_query_a(TAOS *taos, const char *sql, void (*fp)(void *param, TAOS_RES *, int code), void *param);`

  异步执行 SQL 语句。

  - taos：调用 `taos_connect()` 返回的数据库连接
  - sql：需要执行的 SQL 语句
  - fp：用户定义的回调函数，其第三个参数 `code` 用于指示操作是否成功，`0` 表示成功，负数表示失败（调用 `taos_errstr()` 可获取失败原因）。应用在定义回调函数的时候，主要处理第二个参数 `TAOS_RES *`，该参数是查询返回的结果集
  - param：应用提供一个用于回调的参数

- `void taos_fetch_rows_a(TAOS_RES *res, void (*fp)(void *param, TAOS_RES *, int numOfRows), void *param);`

  批量获取异步查询的结果集，只能与 `taos_query_a()` 配合使用。其中：

  - res：`taos_query_a()` 回调时返回的结果集
  - fp：回调函数。其参数 `param` 是用户可定义的传递给回调函数的参数结构体；`numOfRows` 是获取到的数据的行数（不是整个查询结果集的函数）。 在回调函数中，应用可以通过调用 `taos_fetch_row()` 前向迭代获取批量记录中每一行记录。读完一块内的所有记录后，应用需要在回调函数中继续调用 `taos_fetch_rows_a()` 获取下一批记录进行处理，直到返回的记录数 `numOfRows` 为零（结果返回完成）或记录数为负值（查询出错）。

TDengine 的异步 API 均采用非阻塞调用模式。应用程序可以用多线程同时打开多张表，并可以同时对每张打开的表进行查询或者插入操作。需要指出的是，**客户端应用必须确保对同一张表的操作完全串行化**，即对同一个表的插入或查询操作未完成时（未返回时），不能够执行第二个插入或查询操作。

### 参数绑定 API

除了直接调用 `taos_query()` 进行查询，TDengine 也提供了支持参数绑定的 Prepare API，风格与 MySQL 类似，目前也仅支持用问号 `?` 来代表待绑定的参数。

从 2.1.1.0 和 2.1.2.0 版本开始，TDengine 大幅改进了参数绑定接口对数据写入（INSERT）场景的支持。这样在通过参数绑定接口写入数据时，就避免了 SQL 语法解析的资源消耗，从而在绝大多数情况下显著提升写入性能。此时的典型操作步骤如下：

1. 调用 `taos_stmt_init()` 创建参数绑定对象；
2. 调用 `taos_stmt_prepare()` 解析 INSERT 语句；
3. 如果 INSERT 语句中预留了表名但没有预留 TAGS，那么调用 `taos_stmt_set_tbname()` 来设置表名；
4. 如果 INSERT 语句中既预留了表名又预留了 TAGS（例如 INSERT 语句采取的是自动建表的方式），那么调用 `taos_stmt_set_tbname_tags()` 来设置表名和 TAGS 的值；
5. 调用 `taos_stmt_bind_param_batch()` 以多行的方式设置 VALUES 的值，或者调用 `taos_stmt_bind_param()` 以单行的方式设置 VALUES 的值；
6. 调用 `taos_stmt_add_batch()` 把当前绑定的参数加入批处理；
7. 可以重复第 3 ～ 6 步，为批处理加入更多的数据行；
8. 调用 `taos_stmt_execute()` 执行已经准备好的批处理指令；
9. 执行完毕，调用 `taos_stmt_close()` 释放所有资源。

说明：如果 `taos_stmt_execute()` 执行成功，假如不需要改变 SQL 语句的话，那么是可以复用 `taos_stmt_prepare()` 的解析结果，直接进行第 3 ～ 6 步绑定新数据的。但如果执行出错，那么并不建议继续在当前的环境上下文下继续工作，而是建议释放资源，然后从 `taos_stmt_init()` 步骤重新开始。

接口相关的具体函数如下（也可以参考 [prepare.c](https://github.com/taosdata/TDengine/blob/develop/examples/c/prepare.c) 文件中使用对应函数的方式）：

- `TAOS_STMT* taos_stmt_init(TAOS *taos)`

  创建一个 TAOS_STMT 对象用于后续调用。

- `int taos_stmt_prepare(TAOS_STMT *stmt, const char *sql, unsigned long length)`

  解析一条 SQL 语句，将解析结果和参数信息绑定到 stmt 上，如果参数 length 大于 0，将使用此参数作为 SQL 语句的长度，如等于 0，将自动判断 SQL 语句的长度。

- `int taos_stmt_bind_param(TAOS_STMT *stmt, TAOS_BIND *bind)`

  不如 `taos_stmt_bind_param_batch()` 效率高，但可以支持非 INSERT 类型的 SQL 语句。
  进行参数绑定，bind 指向一个数组（代表所要绑定的一行数据），需保证此数组中的元素数量和顺序与 SQL 语句中的参数完全一致。TAOS_BIND 的使用方法与 MySQL 中的 MYSQL_BIND 类似，具体定义如下：

  ```c
  typedef struct TAOS_BIND {
    int            buffer_type;
    void *         buffer;
    uintptr_t      buffer_length;  // not in use
    uintptr_t *    length;
    int *          is_null;
    int            is_unsigned;    // not in use
    int *          error;          // not in use
  } TAOS_BIND;
  ```

- `int taos_stmt_set_tbname(TAOS_STMT* stmt, const char* name)`

  （2.1.1.0 版本新增，仅支持用于替换 INSERT 语句中的参数值）
  当 SQL 语句中的表名使用了 `?` 占位时，可以使用此函数绑定一个具体的表名。

- `int taos_stmt_set_tbname_tags(TAOS_STMT* stmt, const char* name, TAOS_BIND* tags)`

  （2.1.2.0 版本新增，仅支持用于替换 INSERT 语句中的参数值）
  当 SQL 语句中的表名和 TAGS 都使用了 `?` 占位时，可以使用此函数绑定具体的表名和具体的 TAGS 取值。最典型的使用场景是使用了自动建表功能的 INSERT 语句（目前版本不支持指定具体的 TAGS 列）。TAGS 参数中的列数量需要与 SQL 语句中要求的 TAGS 数量完全一致。

- `int taos_stmt_bind_param_batch(TAOS_STMT* stmt, TAOS_MULTI_BIND* bind)`

  （2.1.1.0 版本新增，仅支持用于替换 INSERT 语句中的参数值）
  以多列的方式传递待绑定的数据，需要保证这里传递的数据列的顺序、列的数量与 SQL 语句中的 VALUES 参数完全一致。TAOS_MULTI_BIND 的具体定义如下：

  ```c
  typedef struct TAOS_MULTI_BIND {
    int          buffer_type;
    void *       buffer;
    uintptr_t    buffer_length;
    uintptr_t *  length;
    char *       is_null;
    int          num;             // the number of columns
  } TAOS_MULTI_BIND;
  ```

- `int taos_stmt_add_batch(TAOS_STMT *stmt)`

  将当前绑定的参数加入批处理中，调用此函数后，可以再次调用 `taos_stmt_bind_param()` 或 `taos_stmt_bind_param_batch()` 绑定新的参数。需要注意，此函数仅支持 INSERT/IMPORT 语句，如果是 SELECT 等其他 SQL 语句，将返回错误。

- `int taos_stmt_execute(TAOS_STMT *stmt)`

  执行准备好的语句。目前，一条语句只能执行一次。

- `TAOS_RES* taos_stmt_use_result(TAOS_STMT *stmt)`

  获取语句的结果集。结果集的使用方式与非参数化调用时一致，使用完成后，应对此结果集调用 `taos_free_result()` 以释放资源。

- `int taos_stmt_close(TAOS_STMT *stmt)`

  执行完毕，释放所有资源。

- `char * taos_stmt_errstr(TAOS_STMT *stmt)`

  （2.1.3.0 版本新增）
  用于在其他 STMT API 返回错误（返回错误码或空指针）时获取错误信息。

### 无模式（schemaless）写入 API

除了使用 SQL 方式或者使用参数绑定 API 写入数据外，还可以使用 Schemaless 的方式完成写入。Schemaless 可以免于预先创建超级表/数据子表的数据结构，而是可以直接写入数据，TDengine 系统会根据写入的数据内容自动创建和维护所需要的表结构。Schemaless 的使用方式详见 [Schemaless 写入](/reference/schemaless/) 章节，这里介绍与之配套使用的 C/C++ API。

- `TAOS_RES* taos_schemaless_insert(TAOS* taos, const char* lines[], int numLines, int protocol, int precision)`

  **功能说明**
  该接口将行协议的文本数据写入到 TDengine 中。

  **参数说明**
  taos: 数据库连接，通过 `taos_connect()` 函数建立的数据库连接。
  lines：文本数据。满足解析格式要求的无模式文本字符串。
  numLines:文本数据的行数，不能为 0 。
  protocol: 行协议类型，用于标识文本数据格式。
  precision：文本数据中的时间戳精度字符串。

  **返回值**
  TAOS_RES 结构体，应用可以通过使用 `taos_errstr()` 获得错误信息，也可以使用 `taos_errno()` 获得错误码。
  在某些情况下，返回的 TAOS_RES 为 `NULL`，此时仍然可以调用 `taos_errno()` 来安全地获得错误码信息。
  返回的 TAOS_RES 需要调用方来负责释放，否则会出现内存泄漏。

  **说明**
  协议类型是枚举类型，包含以下三种格式：

  - TSDB_SML_LINE_PROTOCOL：InfluxDB 行协议（Line Protocol)
  - TSDB_SML_TELNET_PROTOCOL: OpenTSDB Telnet 文本行协议
  - TSDB_SML_JSON_PROTOCOL: OpenTSDB Json 协议格式

  时间戳分辨率的定义，定义在 `taos.h` 文件中，具体内容如下：

  - TSDB_SML_TIMESTAMP_NOT_CONFIGURED = 0,
  - TSDB_SML_TIMESTAMP_HOURS,
  - TSDB_SML_TIMESTAMP_MINUTES,
  - TSDB_SML_TIMESTAMP_SECONDS,
  - TSDB_SML_TIMESTAMP_MILLI_SECONDS,
  - TSDB_SML_TIMESTAMP_MICRO_SECONDS,
  - TSDB_SML_TIMESTAMP_NANO_SECONDS

  需要注意的是，时间戳分辨率参数只在协议类型为 `SML_LINE_PROTOCOL` 的时候生效。
  对于 OpenTSDB 的文本协议，时间戳的解析遵循其官方解析规则 — 按照时间戳包含的字符的数量来确认时间精度。

  **支持版本**
  该功能接口从 2.3.0.0 版本开始支持。