1.简单动态字符串

简单动态字符串（simple dynamic string，SDS），Redis默认字符串表示。

一·、SDS定义

每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS值：

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 length;
    
    //记录buf数组中未使用字节数量
    int free;

    //字节数组，用于保存字符串
    char buf[];
};

SDS遵循C字符串以空字符结尾的惯例，保存空字符的1字节空间不计算在SDS的len属性里，并且为空字符分配额外空间及添加等操作都是SDS函数子弹完成。遵循惯例好处是SDS可以直接重用一部分C字符串函数库函数。

二、SDS与C字符串区别

c语言使用长度为N+1的字符数组表示长度为N的字符串，并且字符数组最后一个元素总是空字符‘\0’。

1.常数复杂度获取字符串长度

C字符串不记录自身长度，SDS在len属性中记录自身长度。设置和更新SDS长度工作是由SDS的API在执行时自动完成的。

2.杜绝缓冲区溢出

SDS空间分配策略完全杜绝了发生缓冲区溢出可能性：当SDS API需要对SDS进行修改时，API会先检查SDS空间是否满足修改所需要求，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大小，然后执行修改操作。

3.减少修改字符串时带来的内存重分配次数

每次增长或缩短一个C字符串，程序总要对保存这个C字符串的数组进行一次内存重分配操作：

• 如果程序执行的是增长字符串操作，那么在执行这个操作之前，程序需要先通过内存重分配来扩展底层数组大小——忘记会产生缓冲区溢出。
• 如果是缩短字符串操作，那么在执行操作之后，需要通过内存重分配释放不再使用的空间——忘记会产生内存泄露。

为了避免C字符串这种缺陷，SDS通过未使用空间解除了字符串长度和底层数组长度之间的关联：在SDS中，buf数组长度不一定是字符数量加一，数组里面可以包含未使用字节，这些字节的数量由SDS的free属性记录。

通过未使用空间，SDS实现了空间预分配和惰性空间释放两种优化策略。
Ⅰ、空间预分配
用于优化SDS的字符串增长操作：当SDS的一个API对一个SDS进行修改，并且需要对SDS进行空间扩展时，程序会为SDS分配修改所必须的空间，还会为SDS分配额外未使用空间。

额外分配未使用空间数量公式：

• 如果对SDS进行修改之后，SDS长度（即len）将小于1MB，那么程序分配和len属性同样大小的未使用空间。
• 如果对SDS修改之后，SDS长度将大于等于1MB，那么程序会分配1MB的未使用空间。

通过空间预分配策略，Redis可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。

Ⅱ、惰性空间释放
用于优化SDS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的字节，而是使用free属性将这些字节记录下来，等待使用。

4.二进制安全

C字符串中的字符必须符合某种编码，并且除了字符串的末尾，字符串内不能包含空字符，否则将被误认为字符串结尾。这些限制使C字符串只能保持文本数据，不能保存二进制数据。

所有SDS的API都是二进制安全的，都会以处理二进制方式来处理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等操作。这是将SDS的buf属性称为字节数组原因——Redis用它保存系列二进制数据。

5.兼容部分C字符串函数

通过遵循C字符串以空字符结尾惯例，SDS在需要时重用函数库。

C字符串和SDS的区别

主要操作API