数据结构与对象

简单动态字符串

概述

Redis没有直接使用C语言传统的字符串表示(以空字符结尾的字符数组，简称C字符串)，而是自己构建了一种名为简单动态字符串(Simple Dynamic String, SDS)的后向类型，并将SDS用作Redis的默认字符串表示。在Redis里面C字符串只会作为字符串字面量(string literal)用在一些无须对字符串值进行修改的地方。比如打印日志。

当Redis需要的不仅仅是一个字符串字面量，而是一个可以被修改的字符串时，Redis就会使用SDS来表示字符串值，比如在Redis的数据库里面，包含字符串值的键值对在底层都是由SDS来实现的

除了用来保存数据库中的字符串值之外，SDS还被用作缓冲区(buffer)：AOF模块中的AOF缓冲区、以及客户端状态中的输入缓冲区，都是由SDS实现的

定义

每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS值如图.

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属性里面，并且为空字符分配额外的1字节空间，以及添加空字符到字符串末尾等操作，都是由SDS函数自动完成的，所以这个空字符对于SDS的使用者来说是完全透明的。遵循空字符结尾这一惯例
的好处是，SDS可以直接重用一部分C字符串函数库里的函数，例如printf函数，

printf("%s", s->buf)

来打印SDS保存的字符串值"Redis",而无需为SDS编写专门的打印函数

• 1.free属性的值为0，表示这个SDS没有分配任何未使用空间
• 2.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
• 3.buf属性是一个char类型的数组，数组的前5个字节分为保存了
  ‘R’、‘e’、‘d’、‘i’、‘s’五个字符，最后一个字节则保存了空字符’\0’
  
  这个SDS和上面的SDS的区别在于，这个SDS为buf数组分配了5字节未使用空间，所以它的free属性的值为5

SDS与C字符串的区别

根据传统，C语言使用长度为N+1的字符串数组来表示长度为N的字符串，并且字符数组的最后一个元素总是空字符’\0’,如图所示。
C语言使用的这种简单的字符串表示方式，并不能满足Redis对字符串在安全性、效率性以及功能方面的要求

1.常数复杂度获取字符串长度

因为C字符串并不记录自身的长度信息，所以为了获取一个C字符串的长度，程序必须遍历整个字符串，对遇到的每个字符进行计数，知道遇到代表字符串结尾的空字符为止，这个操作的复杂度为O(N)。
和C字符串不同，因为SDS在len属性中记录了SDS本身的长度，所以获取一个SDS长度的复杂读仅为O(1).设置和更新SDS长度的工作是由SDS的API在执行时自动完成，使用SDS无须进行任何手动修改长度的工作，通过SDS而不是C字符串，Redis将获取字符串长度所需的复杂度从O(N)降低到了O(1)，这确保了获取字符串长度的工作不会
成为Redis的性能瓶颈。例如，因为字符串键在底层使用SDS来实现，所以即使我们对一个非常长的字符串键反复执行STRLEN命令，也不会对系统性能造成任何影响，因为STRLEN命令的复杂度仅为O(1)