探究 WordPress `wpdb` 类的 `prepare()` 方法源码：它如何防止 SQL 注入并提升查询性能。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

大家好！我是你们今天的SQL注入防御小讲师，咱们今天来聊聊WordPress的wpdb类里那个神秘又强大的prepare()方法。为什么说它神秘呢？因为它藏在WordPress核心代码里，默默守护着我们的数据库安全；说它强大呢？因为它能有效地防止SQL注入，提升查询性能，简直就是WordPress数据库操作的守护神！

咱们今天就来扒一扒它的源码，看看它到底是怎么做到的。准备好了吗？Let’s dive in!

SQL注入：数据库的定时炸弹

在深入prepare()方法之前，我们先来了解一下SQL注入这个数据库安全的大敌。想象一下，你开了一家餐厅，顾客点菜的时候直接在菜单上写“把所有菜都给我免费！”，你会怎么想？SQL注入就有点像这样，攻击者通过在输入框里输入恶意的SQL代码，试图控制你的数据库。

举个例子，假设你有一个登录表单，用户输入用户名和密码，然后你的代码是这样写的：

$username = $_POST['username'];
$password = $_POST['password'];

$query = "SELECT * FROM users WHERE username = '" . $username . "' AND password = '" . $password . "'";

// 执行查询...

如果攻击者在用户名输入框里输入 admin' OR '1'='1，密码随意输入，那么SQL语句就会变成这样：

SELECT * FROM users WHERE username = 'admin' OR '1'='1' AND password = '随便什么';

因为'1'='1'永远为真，所以这个查询会返回所有用户的信息，攻击者就可以直接登录进你的网站了！这就是SQL注入的可怕之处。

wpdb::prepare()：化解危机的神奇药水

wpdb::prepare()方法就是用来防止这种攻击的神奇药水。它的核心思想是：将SQL语句和用户输入的数据分开处理。这样，即使攻击者输入了恶意的SQL代码，也不会被当成SQL语句的一部分执行，而是被当成普通的数据来处理。

prepare()方法的使用方式如下：

global $wpdb;

$username = $_POST['username'];
$password = $_POST['password'];

$query = $wpdb->prepare(
    "SELECT * FROM users WHERE username = %s AND password = %s",
    $username,
    $password
);

$results = $wpdb->get_results( $query );

在这个例子中，%s 是占位符，表示字符串类型的数据。 prepare() 方法会将 $username 和 $password 变量的值安全地插入到 SQL 语句中，防止SQL注入。

wpdb::prepare() 源码解读：庖丁解牛

现在，咱们来深入wpdb::prepare()方法的源码，看看它到底是如何工作的。由于WordPress版本迭代，源码会有略微差异，我们这里以一个相对通用的版本为例进行讲解。

/**
 * Prepares a SQL query for safe execution. Uses sprintf()-like syntax.
 *
 * The following placeholders can be used in the query string:
 *   - %s (string)
 *   - %d (integer)
 *   - %f (float)
 *
 * @param string $query The SQL query with placeholders.
 * @param mixed  ...$args The arguments to replace the placeholders.
 * @return string The prepared SQL query.
 */
public function prepare( $query, ...$args ) {
    if ( is_null( $query ) ) {
        return '';
    }

    $args = func_get_args();
    array_shift( $args ); // Remove the query from the array

    // If args were passed as an array (as in vsprintf), move them up
    if ( isset( $args[0] ) && is_array( $args[0] ) ) {
        $args = $args[0];
    }

    $query = str_replace( "'%s'", '%s', $query ); // strip any preexisting esc_sql()
    $query = str_replace( '"%s"', '%s', $query ); // strip any preexisting esc_sql()
    $query = str_replace( "'%d'", '%d', $query ); // strip any preexisting esc_sql()
    $query = str_replace( '"%d"', '%d', $query ); // strip any preexisting esc_sql()
    $query = str_replace( "'%f'", '%f', $query ); // strip any preexisting esc_sql()
    $query = str_replace( '"%f"', '%f', $query ); // strip any preexisting esc_sql()

    $num_args = count( $args );
    $query = str_replace( array( '%', '$' ), array( '%%', '$$' ), $query );

    $args_num = 0;
    $pos = strpos( $query, '%' );
    while ( false !== $pos ) {
        $args_num++;

        if ( $args_num > $num_args ) {
            break;
        }

        $type = substr( $query, $pos + 1, 1 );
        switch ( $type ) {
            case 's':
                $replace = $this->_real_escape( $args[ $args_num - 1 ] );
                break;
            case 'd':
                $replace = absint( $args[ $args_num - 1 ] );
                break;
            case 'f':
                $replace = floatval( $args[ $args_num - 1 ] );
                break;
            default:
                $replace = substr( $query, $pos, 2 );
                break;
        }

        $query = substr_replace( $query, $replace, $pos, 2 );
        $pos = strpos( $query, '%' );
    }

    return $query;
}

让我们逐行解读这段代码：

参数处理：
- $args = func_get_args();：获取所有传递给prepare()方法的参数，包括SQL语句和占位符对应的值。
- array_shift( $args );：移除第一个参数（SQL语句），剩下的参数就是占位符对应的值。
- 处理参数是数组的情况，确保参数的格式正确。
清理转义字符：
- str_replace( "'%s'", '%s', $query );
- str_replace( '"%s"', '%s', $query );
- str_replace( "'%d'", '%d', $query );
- str_replace( '"%d"', '%d', $query );
- str_replace( "'%f'", '%f', $query );
- str_replace( '"%f"', '%f', $query );
- 移除SQL语句中已经存在的转义字符，防止重复转义。这是一个防御性的措施，确保后续的转义操作是干净的。
转义百分号和美元符号：
- $query = str_replace( array( '%', '$' ), array( '%%', '$$' ), $query );
- 将SQL语句中的 % 和 $ 替换为 %% 和 $$。这是因为 % 在sprintf函数中有特殊含义，需要进行转义。$是为了防止某些数据库的特定行为。
循环替换占位符：
- $pos = strpos( $query, '%' );：查找SQL语句中第一个 % 符号的位置。
- while ( false !== $pos )：循环遍历SQL语句，直到没有 % 符号为止。
- $type = substr( $query, $pos + 1, 1 );：获取占位符的类型（s、d、f）。
- switch ( $type )：根据占位符的类型，对参数进行不同的处理：
  - case 's': 字符串类型：使用 $this->_real_escape( $args[ $args_num - 1 ] ) 对字符串进行转义。这里使用了一个关键方法，咱们稍后详细讲解。
  - case 'd': 整数类型：使用 absint( $args[ $args_num - 1 ] ) 将参数转换为绝对整数。
  - case 'f': 浮点数类型：使用 floatval( $args[ $args_num - 1 ] ) 将参数转换为浮点数。
  - default: 如果占位符类型不正确，则不进行任何处理。
- $query = substr_replace( $query, $replace, $pos, 2 );：将占位符替换为处理后的参数值。
- $pos = strpos( $query, '%' );：查找下一个 % 符号的位置。
返回处理后的SQL语句：
- return $query;：返回经过处理，已经安全的SQL语句。

_real_escape()：字符串转义的秘密武器

刚才咱们提到了_real_escape()方法，它是prepare()方法的核心，负责对字符串进行转义，防止SQL注入。让我们看看它的源码：

/**
 * Real escape string.
 *
 * @param string $string The string to escape.
 * @return string The escaped string.
 */
protected function _real_escape( $string ) {
    if ( $this->dbh ) {
        return mysqli_real_escape_string( $this->dbh, $string );
    } else {
        return addslashes( $string );
    }
}

这个方法做了什么呢？

检查数据库连接： 首先，它检查是否存在数据库连接 $this->dbh。
使用mysqli_real_escape_string()： 如果存在数据库连接，它会使用 mysqli_real_escape_string() 函数进行转义。这个函数是MySQL官方提供的，专门用于转义字符串，防止SQL注入。
使用addslashes()： 如果没有数据库连接，它会使用 addslashes() 函数进行转义。 addslashes() 函数会在一些特殊字符（例如单引号、双引号、反斜杠）前面添加反斜杠，进行转义。虽然addslashes()不如mysqli_real_escape_string()安全，但在没有数据库连接的情况下，它仍然可以提供一定的保护。

prepare() 如何防止 SQL 注入：

现在，我们来总结一下prepare()方法是如何防止SQL注入的：

参数化查询： prepare() 方法使用占位符来代替SQL语句中的变量，将SQL语句和数据分开处理。
类型检查和转换： prepare() 方法根据占位符的类型，对参数进行类型检查和转换，确保参数的类型正确。
字符串转义： prepare() 方法使用 _real_escape() 方法对字符串进行转义，防止恶意代码被当成SQL语句执行。

prepare() 如何提升查询性能：

除了防止SQL注入之外，prepare()方法还可以提升查询性能。这是因为：

预编译SQL语句： 在某些数据库系统中，prepare() 方法可以将SQL语句预编译，这样数据库服务器只需要解析一次SQL语句，就可以多次执行，从而提高查询效率。
减少网络传输： prepare() 方法只需要将数据传递给数据库服务器，而不需要传递完整的SQL语句，从而减少网络传输量。

prepare() 的使用注意事项：

虽然prepare()方法很强大，但在使用时还需要注意以下几点：

必须使用占位符： 必须使用 %s、%d、%f 等占位符来代替SQL语句中的变量，否则prepare()方法就失去了作用。
占位符类型要正确： 占位符的类型必须与变量的类型一致，否则可能会导致错误。
不要手动转义： 不要手动使用 esc_sql() 或 addslashes() 函数对变量进行转义，因为 prepare() 方法会自动进行转义。如果手动转义，可能会导致重复转义，反而会影响查询结果。
只用于数据： prepare() 只能用来处理数据，不能用来处理SQL语句的结构，比如表名、列名等。如果需要动态地改变SQL语句的结构，需要进行额外的安全检查。
字符串编码： 确保数据库连接的字符集与网站的字符集一致，否则可能会导致乱码。

案例分析：prepare() 的实际应用

为了更好地理解prepare()方法，我们来看几个实际应用的例子：

例子 1：更新用户资料

global $wpdb;

$user_id = $_POST['user_id'];
$email = $_POST['email'];
$nickname = $_POST['nickname'];

$query = $wpdb->prepare(
    "UPDATE users SET email = %s, nickname = %s WHERE ID = %d",
    $email,
    $nickname,
    $user_id
);

$wpdb->query( $query );

在这个例子中，我们使用 prepare() 方法来更新用户资料。 email 和 nickname 是字符串类型，所以使用 %s 占位符； user_id 是整数类型，所以使用 %d 占位符。

例子 2：查询文章

global $wpdb;

$keyword = $_GET['keyword'];

$query = $wpdb->prepare(
    "SELECT * FROM posts WHERE post_title LIKE %s OR post_content LIKE %s",
    '%' . $wpdb->esc_like( $keyword ) . '%',
    '%' . $wpdb->esc_like( $keyword ) . '%'
);

$results = $wpdb->get_results( $query );

在这个例子中，我们使用 prepare() 方法来查询文章。由于我们需要使用 LIKE 运算符，所以需要使用 % 符号进行模糊匹配。但是，% 符号在 prepare() 方法中有特殊含义，所以我们需要使用 $wpdb->esc_like() 方法对 $keyword 进行转义。

总结：安全、高效的数据库操作

wpdb::prepare() 方法是WordPress中用于防止SQL注入，提升查询性能的重要工具。通过参数化查询、类型检查和转换，以及字符串转义，prepare() 方法可以有效地防止SQL注入攻击，保护数据库的安全。同时，prepare() 方法还可以预编译SQL语句，减少网络传输，从而提高查询效率。

希望今天的讲座能帮助大家更好地理解wpdb::prepare() 方法，并在实际开发中正确使用它，编写出更安全、更高效的WordPress代码！记住，保护数据库安全，从使用 prepare() 开始！

大家还有什么问题吗？如果没有，咱们今天的讲座就到这里啦！谢谢大家！

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