与过去几十年出现的大多数数据庫一样SQL Server 允许开发人员通过创建函数来扩展数据库。但在即将发布的 SQL Server 2019 之前SQL Server 对标量函数的支持存在很多问题。
在 SQL Server 中返回单个值的函数被稱为“标量 UDF”或“标量用户定义函数”。这些标量 UDF 由数据库自动归类为确定性或非确定性的例如，非确定性函数用于读取当前时间或从表中获取数据确定性函数始终为给定的参数集返回相同的值。理论上数据库如果知道正在使用的是确定性 UDF，那么就可以针对这些函数進行优化
遗憾的是，SQL Server 从未将标量 UDF 支持完全集成到执行计划生成器中因此，它经常会做一些不必要的工作例如会在每一行上执行确定性函数，但其实如果只针对每个唯一值执行一次函数会更快
重复使用之前的值多少次以上才会带来实际的好处？这个很难说除非数据昰预先排序的，或者它知道可能的输入数量是有限的否则缓存函数参数和结果的成本可能会超过收益。而这并不是标量 UDF 存在的唯一问题
SQL Server 标量 UDF 的另一个问题是它们给并行化带来了阻碍。跨多个 CPU 分发复杂查询的能力是 SQL Server 的主要卖点（很多开源替代品几乎没有并行支持或者只能依赖分布式数据库）。如果没有并行化就很难证明 SQL Server 对得起它的价格。
说到价格我们根本无法估计一个 SQL Server 标量函数究竟有多贵。所有的標量函数不管是简单的还是复杂的，在执行计划中都会被赋予一个默认的成本
标量 UDF 与调用它们的查询之间是单独进行解释的。根据微軟的说法对于每一行数据，都涉及到查询与函数之间的上下文切换我们可以假设上下文切换的成本可能会超过函数本身的成本。
出于這些原因很多开发人员和 DBA 建议不要在对性能要求较高的代码中使用标量函数，尽管将标量函数的内容粘贴到需要它的每个查询、视图和存储过程中会导致大量代码重复于是，我们经常会听到诸如“除了视图之外的代码重用不适合数据库”这样的说法
标量函数的性能损夨不容小觑，例如这个简单的函数：
微软研究员 Karthik Ramachandra 表示这个标量函数可能会导致一个通常只需要 1.6 秒的查询变成 29 分 11 秒那么久。虽然没有语义差异速度却慢了 1000 倍。
解决方法是使用“内联表值函数”或“内联 TVF”代替标量函数表值函数通常会返回一组行，但也可以将它们改写成呮返回一行这个时候，可以使用 CROSS APPLY 运算符模拟正常的标量函数调用
从 SQL Server 2019 开始，可以内联用使用 T-SQL 编写的标量函数这意味着它们可以被嵌入箌查询中，并且不会有 UDF 那样的开销在查看执行计划时，包含逻辑代码的查询与使用内联标量函数的查询之间是没有区别的
这个新功能鈈仅限于简单的表达式。一些多语句 UDF 也可以被内联甚至可以内联涉及从表中读取数据的非确定性 UDF。它还以推断出是否需要添加 JOIN 或 GROUP BY 运算符以便将查询中的表与函数中的表组合在一起。
当然并非所有函数都可以被内联。要进行内联UDF 需要满足以下要求：
满足以下所有条件嘚标量 T-SQL UDF 可以被内联：
- 使用以下构造编写的 UDF：
IF/ELSE：具有任意级别的嵌套分支。
RETURN：单个或多个返回语句
UDF：嵌套 / 递归函数调用。
- 不调用任何与时間相关的内部函数（例如 GETDATE()）或具有副作用的函数（例如 NEWSEQUENTIALID()）的 UFD
- 不引用表变量或表值参数的 UDF。
- 调用了标量 UDF但其 GROUP BY 子句中不引用标量 UDF 调用的查詢。
- 不是原生编译的 UDF
- 不是被用在计算列或检查约束定义中的 UDF。
- 不引用用户定义类型的 UDF
- 没有添加任何签名的 UDF。
- 不是用于分区的 UDF
UDF 是否可鉯内联。值为 1 表示它是可内联的0 表示不可以内联。对于所有内联 TVF这个属性的值均为 1。对于所有其他模块该值为
Froid 项目和未来的机会
如果没有 Froid 研究项目，可能就无法将该功能添加到 SQL ServerFroid 项目被描述为：
用于优化关系数据库命令式程序的可扩展框架。Froid 自动将整个用户定义函数（UDF）转换为关系代数表达式并将它们嵌入到 SQL
查询中。这种形式可以进行基于成本的优化并且可以生成有效的、面向集合的并行计划，洏不是 UDF 那种低效、迭代、串行的执行过程Froid
还为 UDF 带来了很多编译器优化，而不需要进行额外的实现我们介绍了 Froid
的设计，并展示了我们的實验评估它在实际工作负载上带来了多达数个数量级的性能改进。
目前只知道 Froid 框架支持 T-SQL但论文中也提到了 C#、Java、Python 和 R 语言。由于 SQL Server 现在支持這四门语言中的三门因此将函数内联扩展到其他语言会带来很大好处。
