Redis 底层数据结构之String

文章参考：《Redis设计与实现》黄建宏

Redis 的 string 类型底层使用的是 SDS(动态字符串) 实现的， 具体数据结构如下：

struct sdshdr {
	int len;		// 记录字符串长度
	int free; 		// 记录 buf 数组中未使用字节的数量
	char buf[];		// 保存字符串的字节数组
}

例如：

free = 0 代表这个 SDS 没有空闲空间存放字符
len = 5 代表这个 SDS 存放的字符串长度是 5
buf 是一个字符数组，保存了 Redis 这个五个字符 和 \0 表示结尾

对比C语言字符串

1. 优化了获取字符串长度为 O(1)

   因为 SDS 维护了一个 len 字段，这个字段的设置和更新是由 SDS 的 API 在执行时自动完成的。

2. 杜绝缓冲区溢出

   在使用 c 语言函数 strcat(s1, " Cluster") (在 s1 字符串后面拼接另一个字符串) 时，如果忘记提前为 s1 分配足够的空间，那么 strcat 函数执行之后， 将会导致s1后面的空间内容被意外修改。
   SDS API 在对 SDS 修改时，会提前检查长度时候足够，才执行相关操作， 如果长度不够，会先扩展 s 的空间， 再执行

3. 减少内存重分配

   在 SDS 中， buf 数组的长度不一定是字符串+1的长度，数组里面可以包含未使用的字节，这些字节的数量保存在 free 字段中

4. 二进制安全

   举个例子，有一个字符串的字节表示是
   
   那么，c语言会读到 Redis 之后忽略后面所有的字符串，而 SDS 因为不依靠 \0 作为结束标志，它依靠 len 字段来知道字符串到哪里结束，所以它可以保存任何数据并且是二进制安全的

5. 兼容部分 C字符串函数

   虽然 SDS 是 二进制安全的，但他们都遵守在字符串末尾额外分配一个字节容纳 \0 当结尾，这就是为了让那些保存文本数据的 SDS 可以重用 <string.h> 库</string.h>