プログラミング言語SML#解説 4.1.0版

22 SQL式とコマンド 22.3 接続先データベース宣言式：_sqlserver 22.5 SELECTクエリ

22.4 SQL評価式

SQL評価式（value expression）は， SQLコマンドの中で値に評価される式である． SML#のSQL評価式は，サーバーで評価される式を構築する式である． SML#のSQL評価式として書いたほぼそのままの内容が，サーバーに送信されるSQL評価式となる． SQL評価式自体の評価はデータベースサーバーで行われる．例えば，

_sql(1 + #employee.salary)

というSML#のSQL評価式は，サーバーに送信するSQLクエリの断片

1 + employee.salary

に評価される．

SQL評価式がSML#で評価できる部分式を含んでいる場合，その部分式はSQL評価式構築時に評価され，評価された値がサーバーに送信するSQLクエリに埋め込まれる．例えば，

_sql(1 + 2 + #employee.salary)

というSML#のSQL評価式は，サーバーに送信するSQLクエリの断片

3 + employee.salary

に評価される．

SML#では以下に階層的に定義される標準SQLのサブセットを含む式 $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ をSQL評価式として使用することができる．

•

SQL評価式（トップレベル）
$\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ ::= $\,\langle$ sqlinfexp $\rangle\,$ $|$ not $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ SQLの論理否定 $|$ $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ and $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ SQLの論理積 $|$ $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ or $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ SQLの論理和
•

SQL演算子式
$\,\langle$ sqlinfexp $\rangle\,$ ::= $\,\langle$ sqlcastexp $\rangle\,$ $|$ $\,\langle$ sqlinfexp $\rangle\,$ $\,\langle$ vid $\rangle\,$ $\,\langle$ sqlinfexp $\rangle\,$ 二項演算
•

SQL型キャスト式
$\,\langle$ sqlcastexp $\rangle\,$ ::= $\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ $|$ ( $\,\langle$ vid $\rangle\,$ ) $\,\langle$ sqlcastexp $\rangle\,$ 型キャスト
•

SQL関数適用式
$\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ ::= $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ $|$ $\,\langle$ vid $\rangle\,$ $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ 関数適用 $|$ $\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ SML#の関数適用 $|$ $\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ is $($ not $)?$ $\,\langle$ sqlis $\rangle\,$ SQLのIS述語 $\,\langle$ sqlis $\rangle\,$ ::= null $|$ true $|$ false $|$ unknown
•

SQL原始式
$\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ ::= $\,\langle$ scon $\rangle\,$ SML#の定数 $|$ true SML#のtrueリテラル $|$ false SML#のfalseリテラル $|$ null SQLのNULLリテラル $|$ # $\,\langle$ lab $\rangle\,$ . $\,\langle$ lab $\rangle\,$ 名前のある関係に属するカラムの参照 $|$ #. $\mbox{$\,\langle$}{\it lab}\mbox{$\rangle\,$}$ 名前のない関係に属するカラムの参照 $|$ $\,\langle$ vid $\rangle\,$ SML#の変数参照 $|$ op $\,\langle$ longvid $\rangle\,$ SML#の変数参照 $|$ ( $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ , $\cdots$ , $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ ) 組 $|$ ( $($ _sql $)?$ $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ ) SQLのSELECTサブクエリ $|$ $($ _sql $)?$ exists ( $($ _sql $)?$ $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ ) SQLのEXISTSサブクエリ $|$ ( $($ _sql $)?$ $\,\langle$ sqlcommand $\rangle\,$ ) $|$ ( $($ _sql $)?$ $\,\langle$ sqlclause $\rangle\,$ ) $|$ ( $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ ) $|$ ( ... $\,\langle$ exp $\rangle\,$ ) SQL評価式の埋め込み

他のSQL関連構文との見た目上の統一感を出すために，一部のネストしたSQL評価式は予約語_sqlから始めても良い．これらの_sqlは単純に無視される．

SQL評価式 $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ の型 $\tau$ は，静的な文脈として与えられるテーブル集合の型 $\tau^{\prime}$ およびデータベース接続を識別するための型 $w$ の下で決定される．ひとつのSQL評価式に含まれる全ての部分式の型は，同じ $\tau^{\prime}$ および $w$ の下で与えられる．以下，式 $e$ が $\tau^{\prime}$ および $w$ の下で型 $\tau$ を持つことを， $e$ の型は $(\tau^{\prime},w)\triangleright\tau$ 型である，と言う． $\tau^{\prime}$ および $w$ に言及する必要がない場合は単に， $e$ の型は $\tau$ である，と言う．

22.4.1 SML#で評価される式

以下の再帰的な条件を満たすSQL評価式は SML#で評価され，その値がデータベースサーバーに送信されるクエリに埋め込まれる．

1.

定数式 $\,\langle$ scon $\rangle\,$ はSML#で評価される．
2.

変数式 $\,\langle$ vid $\rangle\,$ およびop $\,\langle$ longvid $\rangle\,$ はSML#で評価される．
3.

組( $\,\langle$ sqlexp ${}_{1}$ $\rangle\,$ , $\cdots$ , $\,\langle$ sqlexp ${}_{n}$ $\rangle\,$ )は，全ての $\,\langle$ sqlexp ${}_{i}$ $\rangle\,$ がSML#で評価される式ならば， SML#で評価される．
4.

関数適用式 $\,\langle$ vid $\rangle\,$ $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ は， $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ がSML#で評価される式ならば， SML#で評価される．
5.

二項演算式 $\,\langle$ sqlinfexp ${}_{1}$ $\rangle\,$ $\,\langle$ vid $\rangle\,$ $\,\langle$ sqlinfexp ${}_{2}$ $\rangle\,$ は，全ての $\,\langle$ sqlinfexp ${}_{i}$ $\rangle\,$ がSML#で評価される式ならば， SML#で評価される．
6.

SML#の関数適用式 $\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ は SML#で評価される． $\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ または $\,\langle$ sqlatexp $\rangle\,$ が SML#で評価される式でない場合は構文エラーである．

例えば，SQLクエリ

val q = _sql db => select SOME 1 + sum(#a.b) from #db.a group by #a.c;

において，部分式SOME 1はSML#で評価され，その値がSQLクエリ断片に埋め込まれる（もしSOMEが未定義ならば未定義変数エラーが発生する）． sum(#a.b)はSML#で評価されず，そのまま SQLクエリ断片に含まれる． qを実行したときにサーバーに送信されるSQLクエリは以下の通りである．

SELECT 1 + SUM(a.b) AS "1" FROM a GROUP BY a.c

SML#で評価される式の型は， 22.1.1節で定義したSQLの基本型のうちのいずれかでなければならない．

SQL評価式に含まれるSML#で評価される式は，通常のSML#の式と同じ順番で， SQL評価式が評価されるときにただちに評価される． SML#で評価される式に関数適用式を含むSQL評価式は expansiveである． SQL評価式やSQLクエリは多くの場合多相的であるため， SML#で評価される関数適用式を含むSQL評価式はトップレベルでvalue restrcition警告を引き起こす．例えば，以下のようになる．

# _sql(1 + 2);
none:~1.~1-~1.~1 Warning:
(type inference 065) dummy type variable(s) are introduced due to value
restriction in: it
val it = _ : (?X1 -> int, ?X0) SQL.exp

SQL評価式をトップレベルに書いたり，多相的に使いたいときは， fn () => $\cdots$ を付けるなどして， value restrictionを回避する必要がある．例えば，上記の警告は以下のようにすれば回避できる．

# fn () => _sql(1 + 2);
val it = fn : [’a, ’b. unit -> (’a -> int, ’b) SQL.exp]

22.4.2 SQL定数式

定数式は全てSML#で評価される式である．定数リテラルの書き方はSML#の文法に準じる．そのため，特に文字列リテラルの書き方については，標準SQLとは大きく異なる．

trueおよびfalseが SQL.bool3型を持たないことに注意しなければならない．これらは第一級の真偽値のリテラルであり，論理演算式としては使えない．論理演算式と真偽値の区別については 22.1.2節を参照せよ．

SQL99の機能T031に定義されているUNKNOWNリテラルは， SML#では提供されない．これは，主要なRDBMSの中では唯一T031を実装している PostgreSQLがUNKNOWNリテラルを持たないからであり，また将来 PostgreSQL以外にT031を実装するRDBMSが現れたとしても， UNKNOWNリテラルはNULLリテラルで代用可能だからである（なお，このUNKNOWNの仕様はSQLコアと一貫性が無いことが指摘されている）．

22.4.3 SQL識別子式

SQL評価式に現れる全ての $\,\langle$ vid $\rangle\,$ および op $\,\langle$ longvid $\rangle\,$ は， SML#の変数参照である． SQL評価式の中では，ストラクチャ識別子が一つ以上前置された $\,\langle$ longvid $\rangle\,$ には，必ずopを前置しなければならない．

SQL評価式の中ではいくつかの識別子が以下の通りinfix宣言される．

infix 7 %
infix 5 like ||
nonfix mod

識別子の型と値は，その識別子がSML#で評価される式に現れているかどうかによって異なる．識別子がSML#で評価される式に現れているならば，その型と値は現在のSML#の環境の中でその識別子が束縛された型と値である．そうでなければ，識別子はSQL.Opストラクチャに定義された型と値を持つ．

例えば，式

_sql(1 + 2 + #a.b)

に現れる2つの+は意味が異なる．最初の+は現在のSML#の環境で束縛されている +であり，2つ目の+はSQL.Op.+である．

SML#で評価される式でない箇所に現れる識別子は， SQLクエリに現れない関数適用式( $\,\langle$ vid $\rangle\,$ ) $\,\langle$ sqlappexp $\rangle\,$ の $\,\langle$ vid $\rangle\,$ を除いて（22.4.5節参照），識別子がそのまま大文字に変換されてからSQLクエリに埋め込まれる． SQL.Opストラクチャの値が実際に参照されるのは，トイプログラムを実行（22.8.3節参照）した場合に限られる． SQL.Opストラクチャに定義された識別子の型は SQL評価式の型付けに用いられる．例えば_sql(1 + #a.b)がSML#で何型を持つかは， SQL.Op.+の型を調べることで分かる．

22.4.4 SQL関数適用式およびSQL演算子式

SQL関数適用式およびSQL演算子式は，組み込み構文になっている論理演算子式を除いて， SML#の関数適用式および演算子式と同様に， SML#の式として構文解析される．演算子の結合力はSML#の演算子宣言によって決定される．そのため，infix宣言の使い方によっては，標準SQLとは異なる演算子の結合順位でSQLクエリが構築されることに注意が必要である．

標準SQLとは異なり， SQL関数適用式の構文は， SML#の関数適用式と同様に関数と引数を空白で区切って書き，引数を丸括弧で囲うことを必要としない．しかし，標準SQLに似せるために， SML#の式構文が許す範囲で，敢えて引数を丸括弧で囲い，関数と引数を詰めて書くことができる． SELECT句で集約関数を用いるときなどにこの記法が用いられる．例えば以下のように書ける．

fn db => _sql select avg(#e.age)
from #db.employee as e
group by ()

このavg(#e.age)は， SQL.Op.avg関数に#e.ageを適用する関数適用式である．

論理演算子以外のSQLの演算子および関数は， SQL.Opストラクチャに定義された SML#のライブラリ関数として提供されている． SML#で評価されないSQL評価式で使用可能な関数および演算子の一覧は第22.9.2節にある．

SQL関数適用式およびSQL演算子式は SML#のそれらと同様に型付けされる．

22.4.5 型キャスト式

SML#のSQL評価式では，識別子だけを丸括弧で囲った式は特別な意味を持つ．丸括弧で囲った識別子を式の前に前置すると，その式の評価結果に丸括弧で囲った識別子が指す関数を適用することを表す．ただし，丸括弧で囲った識別子はサーバーに送信される SQLクエリには現れない．丸括弧で囲われた識別子はSQL.Opストラクチャに定義された識別子でなければならない．以下，丸括弧で囲われた識別子を前置した式を，型キャスト式という．

型キャスト式は， SML#がサポートしない暗黙のキャストやオーバーロードへの対応として， SML#で型の辻褄を合わせるために用いられる．主な使用用途のひとつはoption型や数値型の取り扱いである． 22.1節で述べたとおり， SML#はNULLになる可能性をoption型を用いて型上で区別する．一方，標準SQLでは，NULLはどの基本型にも含まれる．この違いのため， SQLでは型エラーでないクエリでも， SML#では型エラーとなることがある．また，数値型についても，標準SQLでは暗黙に数値型のキャストが行われる一方， SML#は暗黙のキャストを行わないため， SML#では型エラーとなることがある．例えば，部署ごとの平均年齢より若い人の問い合わせる以下のクエリを見てみよう．

fn db => _sql select #e.department as department, #e.name as name
              from #db.empoloyee as e
              where #e.age < (select avg(#t.age)
                              from #db.employee as t
                              where #t.department = #e.department
                              group by ())

この式には型がつくものの， employeeテーブルのageカラムの型は SQL.numeric optionと推論される．従って， ageがint型のデータベースに対してこのクエリを実行できない．この原因は，集約関数avgの結果とカラム#e.ageを比較していることにある． avgの結果の型は SQL.numeric option型である． SML#におけるSQL比較演算子の型付け規則により，比較演算子の左右の式の型は一致していなければならない．従って， #e.ageの型は SQL.numeric option型となる．標準SQLであれば，暗黙にNUMERIC型へのキャストが行われるため， ageカラムの型は数値型ならばどの型でも良いはずである．

このような， SML#がサポートしない暗黙のキャストやオーバーロードに対応するため，以下のように比較演算の箇所にNum関数への適用を加えると，任意の数値型のageカラムに対してこのクエリを実行できるようになる．

fn db => _sql select #e.department as department, #e.name as name
              from #db.empoloyee as e
              where (Num)#e.age < (select avg(#t.age)
                                   from #db.employee as t
                                   where #t.department = #e.department
                                   group by ())

この(Num)はSQLクエリの生成では無視される．従って(Num)の有無にかかわらずサーバーに送信されるSQLクエリは変化しない． (Num)はSQL評価式の型付けのためだけに静的に評価される．

型キャスト式のために用意されている関数の一覧については 22.9.1節を参照せよ．

22.4.6 SQL論理演算式

以下の論理演算式は組み込み構文である．

•

not $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$
•

$\,\langle$ sqlexp ${}_{1}$ $\rangle\,$ and $\,\langle$ sqlexp ${}_{2}$ $\rangle\,$
•

$\,\langle$ sqlexp ${}_{1}$ $\rangle\,$ or $\,\langle$ sqlexp ${}_{2}$ $\rangle\,$
•

$\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ is $($ not $)?$ $\,\langle$ sqlis $\rangle\,$

これらのうちandは， SML#の他の構文と曖昧にならないように， andを含む式全体が括弧で囲われていなければならない．例えば以下の例は構文エラーとなる．

# fn () => _sql where #t.c >= 10 and #t.c <= 20;
(interactive):1.31-1.35 Error: Syntax error: deleting AND HASH

以下の例のようにandを含む式全体を括弧で囲むことで構文エラーを回避できる．

# fn () => _sql where (#t.c >= 10 and #t.c <= 20);
val it = fn : [’a#t: ’b, ’b#c: int, ’c.
unit -> (’a list -> ’a list, ’c) SQL.whr]

これらの論理演算式はそれぞれ，その全ての部分式が SQL.bool3型のとき， SQL.bool3型を持つ．また，ライブラリ関数として提供されるSQL比較演算子（22.9.2節参照）もすべて， SQL.bool3型のクエリを返す．

22.1.2節で述べたように，標準SQLでの真偽値の取り扱いに関する混乱を避けるため， SML#は論理演算式の型と真偽値の型を区別する．従って，SQLのBOOLEAN型のカラムの参照や， trueなどの真偽値リテラルは，論理演算式として書けないことに注意が必要である．例えば，以下の例は型エラーになる．

# fn () => _sql(true is false);
(interactive):1.14-1.26 Error:
(type inference 016) operator and operand don’t agree
operator domain: SQL.bool3
operand: ’HBP::bool

一方，以下の例は型エラーにならない．

# fn () => _sql(#t.c = true is false);
val it = fn : [’a, ’b. unit -> (’a -> SQL.bool3, ’b) SQL.exp]

なぜなら，trueは真偽値リテラルであるが， #t.c = trueはSQL.bool3型の比較演算式だからである．

22.4.7 SQLカラム参照式

あるテーブルのカラムを参照するには， # $\,\langle$ lab ${}_{1}$ $\rangle\,$ . $\,\langle$ lab ${}_{2}$ $\rangle\,$ と書く．ここで， $\,\langle$ lab ${}_{1}$ $\rangle\,$ はテーブルの名前， $\,\langle$ lab ${}_{2}$ $\rangle\,$ はカラムの名前である． SQLカラム参照式の型は，文脈で与えらえるテーブル集合の型のうち，テーブル $\,\langle$ lab ${}_{1}$ $\rangle\,$ のカラム $\,\langle$ lab ${}_{2}$ $\rangle\,$ の型である．

標準SQLでは，テーブル名を省略してカラムを参照できるときがあるが，SML#のSQL評価式では，すべてのカラム名にはテーブル名が前置されていなければならない．また，SML#の他の構文との衝突を避けるため， SQLカラム参照式には#を前置する．

テーブル名およびカラム名の大文字小文字は， SML#プログラムの中では区別される．例えば，標準SQLでは

SELECT Employee.name FROM EMPLOYEE

のように，大文字と小文字を混ぜてEMPLOYEEテーブルを参照できるが，SML#では

_sql db => select #Employee.name from #db.EMPLOYEE

と書くと型エラーとなる． SQLカラム参照式の評価結果には，大文字小文字を変換することなく， SML#プログラムに書いた通りのテーブル名およびカラム名が埋め込まれる．

SQLでは名前が付けられていないテーブル（または関係）のカラムを参照することがある．その代表的な例は，SELECT句が計算したカラムをORDER BY句から参照するときである．このようなカラムへの参照は，SML#では #. $\,\langle$ lab $\rangle\,$ と書く．その型はカラム $\,\langle$ lab $\rangle\,$ の型である．例えば，SQLクエリ

SELECT e.name AS name, e.age + 1 AS nextAge
FROM employee AS e
ORDER BY nextAge

を，SML#では

fn db => _sql select #e.name as name, #e.age + 1 as nextAge
from employee as e
order by #.nextAge

と書く．

22.4.8 SQLサブクエリ

SML#のSQL評価式では，以下の2種類のサブクエリを書くことができる．

•

SELECTサブクエリ： ( $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ )
•

EXISTSサブクエリ： exists ( $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ )

SML#の他の構文との見た目上の統一感を出すために， SQL予約語の前に_sqlを書いてもよい．この_sqlは単純に無視される．

SELECTサブクエリ ( $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ )の $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ は， 1行1列を返すクエリでなければならない．このうち， $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ が1列を返すクエリであることは， SML#の型システムによって静的に検査される． $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ は，SML#で

({1: $\tau$ } list, $w$ ) SQL.query

型を持たなければならない．このとき，サブクエリ( $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ )の型は，ある $\tau^{\prime}$ について $(\tau^{\prime},w)\triangleright\tau$ である．サブクエリが返す行数は，クエリを実行するサーバーが実行時にチェックする．クエリを実行したときに $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ が0行または2行以上の行を返した場合は，例外SQL.Execが発生する．

EXISTSサブクエリ exists ( $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ )は， $\,\langle$ sqlselect $\rangle\,$ の型が

( $\tau$ list, $w$ ) SQL.query

のとき，ある $\tau^{\prime}$ について型 $(\tau^{\prime},w)\triangleright\mbox{\tt\frenchspacing SQL.bool3}$ を持つ．

22.4.9 SQL評価式の埋め込み

SQL評価式 $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ を第一級のSML#オブジェクトとして取り出すには_sql( $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ )と書く． $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ の型が $(\tau^{\prime},w)\triangleright\tau$ のとき，式_sql( $\,\langle$ sqlexp $\rangle\,$ )の型は ( $\tau^{\prime}$ -> $\tau$ , $w$ ) SQL.expである．例えば，

val q = _sql(1 + #employee.salary)

の型は

val q : [ ’a#{employee: ’b}, ’b#{salary: int}, ’w. (’a -> int, ’w) SQL.exp ]

である．

このようにして取り出したSQL評価式の断片を別のSQL評価式に埋め込むには埋め込み式(... $\,\langle$ exp $\rangle\,$ )を用いる．例えば，上述のSQL評価式断片qを用いて以下のようにSQL評価式を構築できる．

_sql((...q) > 10)

このSQL評価式は以下のSQLクエリを表す．

1 + employee.salary > 10

式(... $\,\langle$ exp $\rangle\,$ )の型は， $\,\langle$ exp $\rangle\,$ の型が ( $\tau^{\prime}$ -> $\tau$ , $w$ ) SQL.expのとき， $(\tau^{\prime},w)\triangleright\tau$ である．埋め込み先の式が参照するテーブルの型と $\tau^{\prime}$ に齟齬がある場合，型エラーとなる．例えば，以下の式は型エラーである．

_sql((...q) > 10 and #employee.salary = "abc")

(... $\,\langle$ exp $\rangle\,$ 記法に含まれる $\,\langle$ exp $\rangle\,$ は，SQL評価式ではなく， SML#の式である．この $\,\langle$ exp $\rangle\,$ の中では，通常のSML#の式と同様に， SQL予約語は予約語ではなく識別子と解釈される．

SQL評価式を埋め込んだ結果に定数式が現れたとしても，その定数式はSML#で評価されない． SQL評価式がSML#で評価される式かどうかは，静的な構文構造によってのみ定まる．例えば，以下の再帰関数nat $n$ は， 1が $n$ 個ならんだSQL評価式1 + 1 + $\cdots$ + 1を構築する関数であり，その評価結果である $n$ を計算する関数ではない．

# fun nat 1 = _sql(1)
| nat n = _sql(1 + (...nat (n - 1)));
val nat = fn : [’a, ’b. int -> (’a -> int, ’d) SQL.exp]
# SQL.expToString (nat 5);
val it = "(1 + (1 + (1 + (1 + 1))))" : string