Redis设计与实现---SDS（simple dynamic string 简单动态字符串）

SDS（simple dynamic string 简单动态字符串）

struct sdshdr{
	//记录buf数组中已使用字节的数量
	//等于sds所保存字符串的长度
	int len;

	//记录buf数组中未使用字节的数量
	int free;

	//字节数组，用于保存字符串
	char buf[];
}

SDS与C字符串的区别：

	SDS	C字符串
获取字符串长度	复杂度O(1) 直接读取len	复杂度O(N) 遍历整个字符串
缓冲区溢出	API是安全的，不会造成缓冲区溢出。 具体： 当SDS API需要对SDS进行修改时，API会先检查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。	API是不安全的，可能会造成缓存区溢出。 具体： 因为C字符串不记录自身的长度，所以strcat假定用户在执行这个函数时，已经为要拼接的字符串分配了足够的内存。 例：s1字符串分配内存不够，拼接s2字符串会造内存溢出。所以需要注意s1的内存是否分配的足够多。
内存重分配次数	修改字符串N次最多需要执行N次内存重分配。 具体： 减少修改字符串时带来的内存重分配次数 1、空间预分配 对SDS修改后，SDS的长度（即len属性的值） （1）将小于1MB，那么程序分配和len属性同样大小的未使用空间，即len=free。例： sds修改后长度变为13byte，那么len=free=13，该buf数组的实际长度为13+13+1=27。1为结束字符。 （2）将大于等于1MB，那么程序会分配1MB的未使用空间。例：sds修改后长度变为30MB，该buf数组的实际长度为30MB+1MB+1byte。 2、惰性空间释放 惰性空间释放用于优化SDS的字符串缩短操作：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分配来回收缩短后多出来的字节，而是使用free属性将这些字节的数量记录起来，并等待使用。	修改字符串N次必然执行N次内存重分配。
二进制安全	可以保存文本或者二进制数据。 SDS API都会以处理二进制的方式来处理。SDS存放在buf数组里的数据，程序不会对其中的数据做任何限制、过滤、假设，数据在写入时时什么样的，他被读取时就是什么样。所以称buf数组为字节数组，不是用来保存字符，而是用它来保存一系列二进制数据。	只能保存文本数据。 C字符串中的字符必须符合某种编码（比如ASCII），并且除了字符串的末尾之外，字符串里面不能包含空字符，否则最先被程序读入的空字符被误认为是字符串结尾，这些限制使得C字符串只能保存文本数据，不能保存像图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。
C字符串函数	可以使用一部分库中的函数。 兼容部分C字符串函数。 SDS遵循C字符串以空字符串结尾的惯例，以便可以重用一部分库定义的函数。	可以使用所有库中的函数。

总结，与C字符串相比，SDS具有以下优点：

1、常数复杂度获取字符串长度。   O(1)

2、杜绝缓冲区溢出。   自动扩展

3、减少修改字符串长度时所需的内存重分配次数。  （1）空间预分配（2）惰性空间释放

4、二进制安全。   buf数组保存二进制数据，而不是字符

5、兼容部分C字符串函数。   可以使用一部分库中的函数