1 数据结构与对象

1.1 简单动态字符串

SDS简单动态字符串（simple dynamic string，SDS）是Redis中字符串的底层数据结构。

    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[];
    };

底层数据结构遵循C语言中空字符"\0"结尾。

数据结构三个属性分别代表存储字节的数组buf，数组中存储字符的长度len，数组空闲长度free。

注意保存\0的字符串并不占用len的长度。并且会为\0空字符分配额外一字节空间。

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 字符串函数库里面的函数。

以下是C语言中的字符数组与SDS的区别

1.1.1 获取字符串长度时间复杂度

SDS计算字符串长度的时间复杂度是O(1)，C语言需要遍历数组计算长度时间复杂度为O(n)

1.1.2 缓冲区溢出

C语言中strcat的执行会导致缓冲区溢出。但SDS由于记录了字符串长度，sdscat在拼接字符串前会先检查SDS中的buf数组空间是否足够，不足的时候会先扩容buf，再执行拼接工作。

1.1.3 减少字符串修改时内存重分配次数

SDS中未使用空间可以减少字符串修改时，内存的重分配次数。

1.1.4 空间预分配

SDS被修改后，如果SDS的长度小于1MB，那么程序将分配len长度的空闲空间。例如len为20字节，那么同样分配20字节的free空间。

SDS被修改后，如果SDS的长度大于1MB，那么程序将分配1MB长度的free空闲空间。

1.1.5 惰性空间释放

SDS修改时，字符串的缩短并不减少buf实际长度，而是将增加字符串的free的长度。

但是SDS也提供真正缩短字符串的API

1.1.6 二进制安全

C语言中，字符数组不能包含空字符，会被识别为字符串结尾。因此C语言的字符数组只能保存文本数据。

但SDS中不对数据内容做限制，SDS存放的是二进制数据，因此SDS中叫buf为字节数组。SDS中通过len的参数来判断数据的结尾。而不是\0字符。这也保证了SDS的二进制安全

1.1.7 兼容部分c语言中的字符串函数

SDS也通过在数组最后存放\0字符来兼容C语言中的字符串函数。

例如：strcasecmp，strcat

C 字符串	SDS
获取字符串长度的复杂度为。	获取字符串长度的复杂度为。
API 是不安全的，可能会造成缓冲区溢出。	API 是安全的，不会造成缓冲区溢出。
修改字符串长度 `N` 次必然需要执行 `N` 次内存重分配。	修改字符串长度 `N` 次最多需要执行 `N` 次内存重分配。
只能保存文本数据。	可以保存文本或者二进制数据。
可以使用所有 `<string.h>` 库中的函数。	可以使用一部分 `<string.h>` 库中的函数。