Redis设计与实现——第一部分 数据结构与对象 第2章 简单动态字符串

Redis内部用Simple Dynamic String(SDS)来表示简单动态字符串。
字符串键值对底层都是用SDS表示的。

sds.h/sdshdr SDS结构：
struct sdshdr {
//记录buf数组中已使用的字节数量，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遵循c字符串以空字符结尾的习惯，保存空字符的一个字节空间不计算在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，所以空字符对于sds的使用者来说是完全透明的。

为什么要使用sds结构：安全性、效率以及功能方面的要求
1.常数复杂度获取字符串长度 (STRLEN) O(1) 如果是c语言字符串结构是O(N)
2.杜绝缓存区溢出 strcat函数可能导致缓冲区溢出导致其它数据内容被修改，sdscat会先判断内存大小，如果不够会扩展sds空间，然后再执行拼接
3.减少修改字符串时带来的内存重分配次数（内存重分配涉及复杂的算法，并且可能需要执行系统调用，比较耗时）
sds采用了空间预分配和惰性空间释放两种优化策略 每一次增长或者缩短一个c字符串，程序都要对这个数组内存进行重分配，否则会内存溢出或内存泄漏
3.1空间预分配用于优化SDS的字符串增长操作，当api对一个sds进行修改，如果修改后的空间len大于1M，那么程序分配和len同样大小的未使用空间，如果大于1m，则分配1m的未使用空间。通过这种策略，sds将连续增长n次字符串的所需内存重新分配次数从必定n次降低为最多n次。
3.2惰性空间释放用户优化sds的字符串缩短操作，当api对一个sds进行缩短，程序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下来，并等待将来使用。sds也提供了api，让我们有需要的是是有真正的释放未使用空间。
4.二进制安全
c语言字符串的字符必须符合某种编码，并且除了末尾外，其它地方不能有空字符，否则会被误认为是字符串的结尾，这些限制使得c字符串只能保存文本数据，而不能保存二进制数据。
所有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、或者假设数据存入是什么样的，它被读取出来就是什么样的。RDS的buf属性称为字节数组的原因—Redis不是用这个数组来保存字符，而是用它来保存一系列二进制数据。SDS使用len来判断是否结束，所以可以保存空字符。
5.兼容部分c字符串的函数
遵循c字符串以空字符结尾的惯例。

SDS API