数据库嵌入式
深入剖析嵌入式移动数据库
深入剖析嵌入式移动数据库摘要：伴着经济的快速发展，嵌入式技术已在人们生活中得到广泛应用；移动计算更是给人们的生活带来了极大的方便。
有移动计算技术推动发展的新的数据库技术让人耳目一新。
嵌入式移动数据库技术因此产生。
主要论述了嵌入式移动数据库的特点及应用，嵌入式移动数据库管理系统（emdb）的功能需求及特点，嵌入式移动数据库的系统结构。
关键词：嵌入式；移动计算；嵌入式移动数据库；emdb ；系统结构；一、引言随着移动计算技术的发展，移动数据库逐步走向应用，在嵌入式操作系统中加入移动数据库，也越来越显示出其重要性。
（一）嵌入式系统嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
（二）移动计算移动计算是一种新型的技术，它使得计算机或其它信息设备，在没有与固定的物理连接设备相连的情况下，能够传输数据。
移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用,分担中央信息系统的计算压力,使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。
移动计算环境比传统的计算环境更为复杂和灵活。
二、嵌入式移动数据库的特点及其应用（一）嵌入式移动数据库特点嵌入式移动数据库在实际应用中必须解决好数据的一致性（复制性）、高效的事务处理、数据的安全性等问题。
1.数据的一致性移动数据库的一个显著特点是，移动终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连接。
即低带宽、长延迟、不稳定和经常性的断开。
为了支持用户在弱环境下对数据库的操作，现在普遍采用乐观复制方法（optimisticreplication或lazyreplication）允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作。
待网络重新连接后再与数据库服务器或其它终端交换数据修改信息，并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。
嵌入式数据库的基本探析
网络技 术 的迅猛 发展 和 日益 渗透 ， 随时 随地都 能进 入信 息 网络获 取所
２嵌入 式数据 库 的特点
嵌入 式数据 库 系统 的主 要设计 目的在于 ：使 系统 在最 小的干 涉和 最微
需的 资料 和信 息无 疑会 成 为２世 纪人 们 的新 需求 ， 同时移 动型 数据 的 获取 １ 和处 理成 为 了网络信 息 系统 发展 的新 特 点。嵌 入式 数据 库 除 了具备 传统 数 据库拥 有 的所 有主 要功 能 ，而且 还有 支持 移 动技术 和 嵌入 式两 个特 点 ，因
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嵌入 式数据 库 的基本探析
刘
（ 枣庄科技职业学 院
源
山东 滕州 ２ ７０ ） ７ ５ ０
摘
要 ： 随着科学技术 的发展和人们 对社会生活 需求的提高 ，便携 式计算 设备 受到青睐 ，无 线通讯技术得 到长足 的发 展，嵌入式数 据库技术成 为了国Байду номын сангаас国 内
一
一
些 具体 的操 作 系统 和特 定 的开发 平 台进行 设 计 、研 发 和实现 的，但 为 了
拓宽 适用 环 境， 能够 与其 它 的嵌入 式数 据或 大 型企业 数 据库进 行 通信 也是 很有 必要 的 ，因此 ，数据 库要 具备 一 定的机 制 以便 与其 它数据 库 之 间的互 相操 作，而 且这一 特性 在开 发时 就要研 发人 员提供 技术保 证 。
个新的计算环境 ，这一环境是一个囊括各种移动设备和具有无线通信能 力 的服 务 网络 。移动 计算 的概 念是 通过 对任 何 时间 、任 何地 点 的即时 通讯 扩 展的得 来 的。数 据 库系 统也 先后 经历 了一 个 与计算 机 环境相 应 的发 展历 史 ：集 中式 数据库 系统 一分布 式数 据库 系统 一ＢＡ ｓ ／／ 多层结 构的数 据库 系统 目前研 究重点 的嵌入 式数 据库和 移动 数据库 。 便 携式 计算 设备 的开 发和 兴起 直接 引起 了嵌入 式数 据库 系统 的兴起 。 便携 设备 的所 持者 运用 这些 具有 通讯 能 力的 设备 储存 设备 本身 运行 所产 生 的数 据 ，更重 要的 是 ，他们 需要 利用 这 设备从 中心 网络下 载 资料 ， 以便 能 脱线 随时 随地 处理 信息 ， 因此 ，设备 要 具有相 当成熟 的数 据管 理 能力才 能
嵌入式数据库的使用与优化技巧
嵌入式数据库的使用与优化技巧引言：嵌入式数据库是一种将数据库引擎嵌入到应用程序中的技术，它具有占用空间小、运行速度快、易于集成等特点，因此在嵌入式设备领域得到广泛应用。
本文将介绍嵌入式数据库的基本概念、使用方法以及一些优化技巧，以帮助开发人员更好地理解和利用嵌入式数据库。
嵌入式数据库的基本概念：嵌入式数据库是指将数据库引擎嵌入到应用程序中，在该程序内部提供数据存储和管理服务的技术。
它与传统的客户端-服务器数据库系统不同，不需要独立的数据库服务器，数据存储在应用程序所在的设备中。
嵌入式数据库一般以库文件的形式提供，开发人员可以通过编程接口来操作数据库。
嵌入式数据库的使用方法：1. 数据库初始化：在使用嵌入式数据库之前，首先需要初始化数据库。
这个过程包括创建数据库对象、定义表结构、建立索引等操作。
开发人员可以根据项目需求选择合适的嵌入式数据库，如SQLite、Berkeley DB等，然后按照数据库提供的API进行初始化操作。
2. 数据存取操作：嵌入式数据库提供了多种方法来存取数据，包括插入、查询、更新、删除等操作。
开发人员可以根据具体需求选择合适的方法进行数据操作。
在进行数据存取操作时，需要注意事务的处理，确保数据的一致性和完整性。
3. 数据库查询优化：对于大规模数据操作或复杂查询的情况，需要进行查询优化以提高查询效率。
开发人员可以通过建立索引、优化SQL语句、使用查询缓存等方法来优化查询性能。
同时，合理设计数据库表结构，并且针对特定的查询需求创建适当的索引，可以有效提高查询速度。
4. 数据库内存管理：嵌入式数据库一般使用固定大小的内存缓冲区来提高读写性能。
开发人员可以根据实际情况设置合适的缓冲区大小，避免频繁的磁盘读写操作，从而提升数据库的性能。
同时，定期进行数据库优化和重建索引操作，可以减少数据库文件大小，提高存取速度。
5. 数据备份与恢复：为了防止数据丢失，开发人员应定期对数据库进行备份操作。
嵌入式数据库
嵌入式数据库概述 接口由SQLite C API组成，也就是说不管 是程序、脚本语言还是库文件，最终都是 通过它与SQLite交互的(我们通常用得较多 的ODBC/JDBC最后也会转化为相应C API的 调用)。 SQLite的核心大约有3万行标准C代码，这 些代码都是模块化的，很容易阅读。
SQLite编程与应用
exec的回调
typedef int (*sqlite3_callback)(void*, int, char**, char**); 例如：int LoadMyInfo( void * para, int n_column, char ** column_value, char ** column_name )
新建一个数据库
./sqlite3 xxx.db
创建表
CREATE TABLE SensorData( ...> ID INTEGER PRIMARY KEY, ...> SensorID INTEGER, ...> SiteNum INTEGER, ...> Time VARCHAR(12), ...> SensorParameter REAL ...> ); 注意：sqlite下除了特殊命令都要以分号 “;” 结尾， 否则它将一直等待第一个分号的出现才判断这条命令 结束。
nacos 集群 嵌入式数据库 默认路径
nacos 集群嵌入式数据库默认路径在搭建nacos集群时，嵌入式数据库的默认路径是非常重要的。
在默认路径下，nacos 集群可以正常工作，而如果路径错误，则可能导致 nacos 集群无法启动或者出现异常情况。
目前，nacos 集群支持两种类型的嵌入式数据库：Derby 和MySQL。
对于 Derby 数据库，默认的路径为${user.home}/data/nacos/derby-data，对于 MySQL 数据库，默认的路径为 ${user.home}/data/nacos/mysql-data。
用户可以根据自己的需要修改默认路径，例如将 Derdy 数据库的路径修改为 /opt/nacos/derby-data ，将 MySQL 数据库的路径修改为 /opt/nacos/mysql-data 。
需要注意的是，修改路径时需要确保目录已经创建，并且具有足够的权限。
在配置文件中修改默认路径的方法如下：1. 对于 Derby 数据库，在 conf 目录下的application.properties 文件中添加如下配置：spring.datasource.platform=derbyspring.datasource.url=jdbc:derby:${user.home}/data/nacos/de rby-data/nacos;create=true将 ${user.home}/data/nacos/derby-data 修改为自己需要的路径即可。
2. 对于 MySQL 数据库，在 conf 目录下的application.properties 文件中添加如下配置：spring.datasource.platform=mysqlspring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/nacos?cha racterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000& autoReconnect=true&useUnicode=true&allowMultiQueries=true ername=rootspring.datasource.password=将 ${user.home}/data/nacos/mysql-data 修改为自己需要的路径即可。
什么是嵌入式数据库
1、无需安装配置，应用程序只需携带一个动态链接库。
2、非常小巧，For Windows3.3.8版本的DLL文件才374KB。
3、ACID事务支持，ACID即原子性、一致性、隔离性、和持久性（Atomic、Consistent、Isolated、和Durable）。
4、数据库文件可以在不同字节顺序的机器间自由的共享，比如可以直接从Windows移植到Linux或MAC。
什么是嵌入式数据库
嵌入式数据库与非嵌入式数据库的差别，在于运行模式的差别。并不是运行在嵌入式手持设备上的数据库就是嵌入式数据库，那种数据库我们通常称做嵌入式移动数据库。理论上讲，嵌入式设备一样可以运行网络数据库的服务端程序。
嵌入式数据库是指运行在本机上、不用启动服务端的轻型数据库，它与应用程序紧密集成，被应用程序所启动，并伴随应用程序的退出而终止。
Firebird嵌入服务器版（Embedded Server）
主页：
从Interbase开源衍生出的Firebird，充满了勃勃生机。虽然它的体积比前辈Interbase缩小了几十倍，但功能并无阉割。为了体现Firebird短小精悍的特色，开发小组在增加了超级服务器版本之后，又增加了嵌入版本，最新版本为2.0。
5、支持数据库大小至2TB。
Berkeley DB
主页：/database/berkeley-db/index.html
Berkeley DB是由美国Sleepycat Software公司开发的一套开放源码的嵌入式数据库的程序库，它于1991年发布，号称“为应用程序开发者提供工业级强度的数据库服务”，可谓是老牌悍将。Sleepycat现已被甲骨文(ORACLE)公司收购。
嵌入式数据库开发布署举例
嵌入式数据库
信息工程学院嵌入式系统结构徐杨第5章 嵌入式数据库主要内容• 1 嵌入式数据库的特点 • 2 嵌入式数据库的应用 • 3 SQLite3数据库1 SQLite 介绍• SQLite，是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关联式 数据库管理系统，它的设计目标是嵌入式的，而且目 前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非 常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就 够了。
它能够支持Windows/Linux/Unix等等主流的操 作系统，同时能够跟很多程序语言相结合，比如 Tcl、 C#、PHP、Java等，还有ODBC接口，同样比起Mysql、 PostgreSQL这两款开源世界著名的数据库管理系统来 讲，它的处理速度比他们都快。
SQLite第一个Alpha版 本诞生于2000年5月. 至今已经有10个年头，SQLite也 迎来了一个版本 SQLite 3已经发布。
1 SQLite 特点1. ACID事务 2. 零配置 – 无需安装和管理配置 3. 储存在单一磁盘文件中的一个完整的数据库 4. 数据库文件可以在不同字节顺序的机器间自由的共享 5. 支持数据库大小至2TB 6. 足够小, 大致3万行C代码, 250K 7. 比一些流行的数据库在大部分普通数据库操作要快 8. 简单, 轻松的API 9. 包含TCL绑定, 同时通过Wrapper支持其他语言的绑定 10. 良好注释的源代码, 并且有着90%以上的测试覆盖率 11. 独立: 没有额外依赖 12. Source完全的Open, 你可以用于任何用途, 包括出售它 13. 支持多种开发语言,C, PHP, Perl, Java, ASP .NET,Python2 嵌入式数据库的应用嵌入式数据库大致可在以下两大领域使用： ①会计、证券交易等业务的应用软件。
在这类软件中 应用，不是把数据库作为服务器端组成C／S结构，而是 将数据库嵌入到应用程序(使之成为程序的一部分)进行 使用。
嵌入式关系数据库的查询语言
嵌入式关系数据库的查询语言
嵌入式关系数据库的查询语言是指在嵌入式数据库中使用的查询语言，它可以用来查询和操作数据库中的数据。
常见的嵌入式关系数据库包括SQLite、H2、Derby等。
嵌入式关系数据库的查询语言通常是SQL （Structured Query Language），它是一种标准化的数据库查询语言，
可以用来查询、插入、更新和删除数据库中的数据。
SQL语言具有简单易学、灵活性强、可扩展性好等特点，因此被广泛应用于各种类型的数据库中。
在嵌入式关系数据库中，SQL语言可以用来执行各种类型的查询操作，包括简单的SELECT查询、复杂的JOIN查询、聚合查询、分组查询等。
此外，SQL语言还支持事务处理、索引、视图、存储过程等高级功能，可以
满足各种类型的应用需求。
总之，嵌入式关系数据库的查询语言是一种非
常重要的工具，它可以帮助开发人员快速、高效地操作数据库中的数据，
从而实现各种类型的应用需求。
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1.（DBMS）：位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，他是数据库体系结构的核心，描述了数据结构的逻辑结构2.数据模型的组成要素：数据结构，数据操作，完整型约束3两个实体之间的联系：1对1 、1对多、多对多4、数据系统的三级模式：外模式、模式、内模式5.两级映像：外模式/模式(逻辑独立性)、模式/内模式（物理独立性）6、关系模型中数据的逻辑结构是一张扁平的二维表7.笛卡尔积的计算：行相乘，列相加8.关系模型的三部分：关系数据结构、关系操作集合、关系的完整性9.查询操作的种类：选择、投影、连接、除、并、交、差、笛卡尔积，五种基本操作：选择、投影、并、差、笛卡尔积10.关系操作包括：查询、修改、删除、插入11.关系模型的三种完整性约束：实体完整性，参照完整性，用户定义完整性12.空值是不知道或不存在的值，而不是013.建立索引的目的：加快查询速度14.视图：从一个或几个基本表导出的表，是一个虚表，数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据，用户可以在视图上再定义视图15第一范式（1NF）的定义：关系的每个分量必须是不可再分的数据项。
记作R∈1NF。
（每个属性必须是原子的）消除非主属性对码的部分函数依赖16.第二范式（2NF）定义：若R∈1NF，且每一非主属性都完全函数依赖于R的码，则称R是第二范式，记作R ∈2NF消除非主属性对码的传递函数依赖17.第三范式（3NF）定义；若关系模式R<U, F>∈1NF，并且R中不存在码X、属性组Y和非主属性Z（Z ⊆ Y）使得X→Y（Y →X），Y →Z成立，则称R∈3NF。
消除主属性对码的部分和传递函数依赖只需证：若存在非主属性部分函数依赖于码18.Armstrong公理系统（自反律、传递律和增广律）19若函数依赖集F满足下列条件，则称F为极小（函数）依赖集，亦称最小（函数）依赖集、最小覆盖：（1）F的每个函数依赖的右部仅含有一个属性；右部都是单属性（2）对F中的任一个函数依赖X→A，都有F与F-{X→A}不等价；不存在多余的函数依赖（3）对F中的任一个函数依赖X→A，都有F与（F-{X→A}）⋃{Z→A}不等价，其中Z是X的任一真子集。
每个函数依赖的左部，没有多余的属性20.RDBMS查询处理的四个阶段：查询分析、查询检查、查询优化、查询执行21、事务具有的四个特性：原子性、一致性、持续性、隔离性22，按数据结构的组织形式，数据库可以分为：层次数据库、网状数据库、关系数据库23.数据库的恢复原理用一个词概括：数据存储简答：1、数据管理的发展阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，数据库系统阶段人工管理阶段的特点：1. 数据不保存2. 程序员负责数据管理的一切工作 3.数据和程序一一对应，没有独立性和共享性文件系统阶段数据库系统阶段的特点：1）数据高度结构化集成，面向全组织（2）数据共享性好。
可为多个不同的用户共同使用（3）数据冗余少，易扩充（4）数据和程序的独立性高（5）数据控制统一2、物理独立性: 存储结构变，逻辑结构可以不变，从而应用程序也不必改变。
（实现方式：外模式/模式映像）逻辑独立性: 总体逻辑结构变，局部逻辑结构可以不变，从而应用程序也不必改变。
（实现方式：模式/内模式映像）3、什么失是活锁和死锁活锁（Livelock）：预防活锁：采用先来先服务策略数据对象不断处于上锁、开锁的交替状态，某个事务有可能为该对象上锁，但始终没有得到上锁机会而永久等待下去的情形。
死锁（Deadlock）：多个事务因封锁冲突（竞争资源）而永远等待下去的情形。
预防措施：1>一次封锁发2>顺序封装法4、什么是日志文件？在数据恢复中，为什么要建立日志文件？日志文件:用来记录事务对数据库的更新操作的文件。
作用：1。
事务故障恢复和系统故障恢复必须用日志文件的 2.动态转储方式中必须建立日志文件，后备副本和日志文件结合起来才能有效地恢复数据库。
3.在静态转储方式中，可以建立日志文件。
5. E-R图转换原则：1.一个实体型转换为一个关系模式⒉一个m:n联系转换为一个关系模式⒊一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。
⒋一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。
5. 三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式 6. 同一实体集的实体间的联系，即自联系，也可按上述1:1、1:n和m:n三种情况分别处理。
一．填空1.ARM状态：此时处理器执行32位字对齐的ARM指令。
●Thumb状态：此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。
2.ARM内部CPU寄存器：ARM共有37个寄存器，其中有31个通用寄存器，但是在一种工作模式下只能使用16个通用寄存器，有6个程序状态寄存器，在一中工作模式下也只能使用1到2个程序状态寄存器。
r13通常作为栈指针(SP)寄存器;r14(LR)用于子函数调用时保存子函数的返回地址;r15(PC)为指令指针寄存器程序状态寄存器(Current ProgramStatusRegister) CPSR，在异常模式下，还需要一个寄存器用于保存程序状态寄存器的值，叫做(SavedProgram Status Register )SPSR3.Linux安装必备的文件是：文件系统和交换分区4.ARM流水线：7级.二．名词解释：1.ARM处理器：是一个32位元精简指令集处理器构架2.嵌入式操作系统：一种支持嵌入式应用的操作系统软件是嵌入式系统极为重要的组成部分3.交叉编译：在一个平台上生成另一平台上的可执行代码4.流水线技术：在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种并行处理实现技术三、简答：（4题）1.Bootloader 的概念和主要作用：概念：Bootloader是一种引导加载程序，是系统加电后运行的第一段软件代码作用：（1）、初始化硬件设备（2）、建立内存空间的映射图（3）、完成内核的加载，为内核设置启动参数2．Gcc编译器作用：对编译过程进行特定的控制；3.BX/BL指令的区别：BL带返回的跳转指令，BX带状态切换的跳转指令；4.Linux文件属性：“-”表示普通文件;“d”表示目录文件;“l”表示链接文件;“c”表示字符设备;“b”表示块设备;“p”表示命名管道,比如FIFO文件（First In First Out，先进先出）;“f”表示堆栈文件,比如LIFO文件（Last In First Out，后进先出）;“s”表示套接字第一个字符之后有3个三位字符组：第一个三位字符组表示对于文件拥有者（u）对该文件的权限；第二个三位字符组表示文件用户组（g）对该文件的权限；第三个三位字符组表示系统其他用户（o）对该文件的权限；若该用户组对此没有权限，一般显示“-”字符5.Linux优点：1>提供了先进的网络支持2>多任务、多用户3>符合IEEE POSIX标准4>支持数十种文件系统格式5>完全运行于保护模式5>开放源代码6>采用先进的内存管理机制，更加有效地利用物理内存6.ARM7种工作模式：●用户模式(User)：ARM正常程序执行模式；●快速中断模式(FIQ)：用于高速数据传输和通道处理；●外部中断模式(IRQ)：用于通用的中断处理；●特权模式(SVC)：供操作系统使用的一种保护模式●数据访问中止模式(ABT)：用于虚拟存储和存储保护●未定义指令中止模式(UDN)：用于支持硬件协处理器的软件仿真●系统模式(SYS)：运行特权级的操作系统任务；其中后面6中模式称为特权模式，后面5中模式称为异常模式。
7.ARM指令集数据处理指令大致可分为3类：数据传送指令；算术逻辑运算指令；比较指令。
数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，而不能对内存中的数据进行操作。
所有ARM数据处理指令均可选择使用S后缀，以使指令影响状态标志。
8.RAM指令寻址方式：1.寄存器寻址；2.立即寻址；3.寄存器移位寻址； 4.寄存器间接寻址；5.基址寻址（变址）； 6.多寄存器寻址；7.堆栈寻址；8.块拷贝寻址；9.相对寻址。
四．编程：ARMC编译器支持一些对ANSIC进行扩展的关键字，用于声明特定的函数或数据类型等。
下面举了一些常用的关键字。
1._value_in_regs使用该关键字声明一个函数将通过整形寄存器（或浮点寄存器）以结构体的形式返回。
2-4个整型（或浮点）结果。
示例：Typedef struct{ int a; int b; int c;int d;}four_ result;_value_in_regs four_resultmyfunction(int e, int f, int g, int h){…}2._swi使用该关键字声明的函数，可以最多有四个参数和四个返回值，其传递规则与一般函数相同。
示例：Void _swi(0) myswi(void)3._volatile用该关键字限定一个对象，告诉编译器该对象可能在程序之外被修改，这样编译器在编译时将不会优化程序中对其进行的操作。
通常使用该关键字定义系统中的I/O寄存器。
示例：#define vu16 volatile unsigned shortTypedef struct{vu16 DR;Vu16 unused1;Vu16 DIR;Vu16 unused2;......}GPIO_Type;4._inline使用该关键字声明的C函数要求编译器将该函数在其被调用的地方展开，但是如果该函数展开过长可能影响代码的紧凑性和性能时，该函数可能会被当成一般函数处理，所以一般利用此关键字声明代码长度比较短且调用比较频繁的函数。
示例：_inline U8 GPIO_ReadByte(GPIO_Type* GPIOx){return (U8)(GPIOx->DR &0x00FF);5._irq使用该关键字声明一个函数，告诉编译器该函数是一个IRQ中断处理函数，这时该函数讲在进入是保存默认的ATPCS标准要求保存的寄存器以及除了浮点寄存器外的被该函数破坏的寄存器，函数返回前恢复这些寄存器的值，将SPSR的值赋予CPSR，并通过将LR-4的值赋给PC实现返回，但是由于SPSR不被保存，所以不可以用该关键字定义一个可重入中断函数，即被中断处理函数运行过程不可以被中断。
注意，该函数不能有参数，且返回值必须为void，实例：V oid _irqIRQhandler(void){……}6._pure使用该关键字声明一个函数，其返回结果仅依赖于其输入参数，不会被访问除了数据栈之外的其他任何存储单元。
实例：int _puremyfunction(int a,int b){ return a+b}。