Redis设计与实现——数据结构与对象（一）

Redis设计与实现——数据结构与对象（一）

1、 简单的动态字符串

1. sds用途

   • 实现字符串对象

   • 在Redis程序内部用作char* 类型的替代品（why?）

     char*类型的功能单一，抽象的层次太低，并且不能高效地支持Redis常用的操作（比如追加操作和长度计算操作）

2. sds的定义

   typedef char *sds;
   
   
   struct sdshdr {
   
       // buf 已占用长度
       int len;
   
       // buf 剩余可用长度
       int free;
   
       // 实际保存字符串数据的地方
       char buf[];
   };
   

3. SDS与C字符串的区别

   • 常量复杂度获取字符串的长度

   • 杜绝缓冲区溢出

     除了获取字符串长度的复杂度高除外，C字符串不记录自身长度带来的另一个问题是容易造成缓冲区溢出

   • 减少修改字符串时带来的内存重新分配次数

     • 空间预分配（不仅仅会分配SDS分配修改必须要的空间，还会为SDS分配额外的未使用的空间）
     • 惰性空间的释放：当SDS的API需要缩短SDS保存的字符串时，程序不立即内存重新分配，而是使用free特性将字节数记录起来以便以后使用

   • 二进制安全：c字符串中的字符必须符合某种编码，除去某位之外，不得包含任何空格，否则会被认为是某位，故C字符串智能保存文本，而不能保存图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据

   • 兼容部分C字符串函数

     遵循C字符串以空字符结尾的管理

4. SDS的API

   函数	作用	算法复杂度
   sdsnewlen	创建一个指定长度的 sds ，接受一个 C 字符串作为初始化值	O(N)O(N)
   sdsempty	创建一个只包含空白字符串 "" 的 sds	O(1)O(1)
   sdsnew	根据给定 C 字符串，创建一个相应的 sds	O(N)O(N)
   sdsdup	复制给定 sds	O(N)O(N)
   sdsfree	释放给定 sds	O(N)O(N)
   sdsupdatelen	更新给定 sds 所对应 sdshdr 结构的 free 和 len	O(N)O(N)
   sdsclear	清除给定 sds 的内容，将它初始化为 ""	O(1)O(1)
   sdsMakeRoomFor	对 sds 所对应 sdshdr 结构的 buf 进行扩展	O(N)O(N)
   sdsRemoveFreeSpace	在不改动 buf 的情况下，将 buf 内多余的空间释放出去	O(N)O(N)
   sdsAllocSize	计算给定 sds 的 buf 所占用的内存总数	O(1)O(1)
   sdsIncrLen	对 sds 的 buf 的右端进行扩展（expand）或修剪（trim）	O(1)O(1)
   sdsgrowzero	将给定 sds 的 buf 扩展至指定长度，无内容的部分用 \0 来填充	O(N)O(N)
   sdscatlen	按给定长度对 sds 进行扩展，并将一个 C 字符串追加到 sds 的末尾	O(N)O(N)
   sdscat	将一个 C 字符串追加到 sds 末尾	O(N)O(N)
   sdscatsds	将一个 sds 追加到另一个 sds 末尾	O(N)O(N)
   sdscpylen	将一个 C 字符串的部分内容复制到另一个 sds 中，需要时对 sds 进行扩展	O(N)O(N)
   sdscpy	将一个 C 字符串复制到 sds	O(N)