《深入浅出redis》数据库kaydxh的博客-

1 数据结构与对象

1.1 SDS（simple dynamic string）定义

  /*    * 保存字符串对象的结构    */   struct sdshdr {        // buf 中已占用空间的长度       int len;        // buf 中剩余可用空间的长度       int free;        // 数据空间       char buf[];   }; 

• free属性的值为0，表示这个SDS没有分配任何未使用空间
• len属性的值为5，表示这个SDS保存了一个5字节长的字符串
• buf属性是一个char类型的数组，最后以’’结尾。空字符不计算在SDS的len中

1.2 SDS与C字符串的区别

C字符串不能满足Redis对字符串在安全性、效率以及功能方面的要求

1.2.1 常数复杂度获取字符串长度

C字符串不记录自身的长度信息，因此获取一个C字符串的长度，需要遍历整个字符串，时间复杂度为 O(n)， 而SDS里有len字段保存了字符串本身的长度，时间复杂度为O(1)，确保了获取字符串长度不会成为redis的性能瓶颈

1.2.2 杜绝缓冲区溢出

C字符串不记录自身自身长度，因此容易造成缓冲区溢出，如：

# 如果用户为dest分配的空间不够，就会产生溢出，可能会导致src的内容被覆盖 char *strcat(char *dest, const char *src); 

当使用SDS的API对SDS进行修改时，API会首先检查SDS的空间是否满足修改所需的要求，如果不满足的话，API会自动将SDS的空间扩展至执行修改所需的大小，然后才执行实际的修改操作

1.2.3 减小内存重分配次数

SDS为了避免每次修改都要进行一次内存分配，使用free字段（未使用空间）来解除字符串长度和底层数组长度之间的关联，实现了空间预分配和惰性空间释放两种优化策略。

1. 空间预分配

• 如果对SDS进行修改后，SDS的长度（len的值）小于 1MB，那么程序将分配2倍的len，即len和free的值相等，buf的实际长度为2len + 1
• 否则（len>=1MB），程序将分配len+1MB，buf的实际长度为len+1MB+1

2. 惰性空间删除
   当SDS的API需要缩短SDS保存的字符串时，程序并不立即使用内存重新分配来回多出来的空间，而是使用free属性将这些字节的数量记录起来，并等待将来使用

1.2.4 二进制安全

C字符串里不能包含空字符串（’’），而SDS使用len来判断字符串是否结束，因此SDS的buf可以存放二进制数据

1.2.5 兼容部分C字符串函数

SDS的API虽然都是二进制安全的，但是一样遵循C字符串以空字符串结尾的惯例。这些API总是为SDS保存的数据的末尾设置空字符，并且总会在为buf数组分配空间时多分配一个字节来容纳这个空字符。
好处：

• redis不必自己专门写函数来对比SDS与C字符串了，可以直接使用string.h的函数库，如：

strcat(c_string, sds->buf);