Redis之动态字符串链表跳跃表整数集

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-05-23 08:05 87阅读 0赞

分析结构体 + 重要API = 理清楚了架构。  
Redis是键值，内存缓冲系统。Memcached内部仅仅支持字符串，直接用一个hash表管理。但是Redis支持数据类型更多，因此内部肯定使用了更过的数据结构。

内部数据结构是Redis高效的基础，这里主要详解内部最基本的数据结构以及操作其最基本的API。例如跳跃表，详解其创建、插入、删除、查找API，其他功能封装这些API不做详细解答。

# 柔性数组说明 #

柔性数据的好处在于，结构体里面既可以包含空间大小，也可以使用标记直接访问分配的内存，内存空间不足，直接使用realloc（空间重分配、复制原数据、释放原空间、返回新空间首地址）。memcached，Item内部的data域也使用了柔性数组。  
[陈皓-酷壳柔性数组][-]  
[维基-柔性数组][- 1]

# 动态字符串 #

**1、介绍**  
C字符串叫做字符串字面量，对于不需要修改的字符串，使用这种默认表示则很简单。**那作者为什么还需要造轮子，搞个SDS(Simple Dynamic String)？**  
封装字符串修改、扩容、缩容、拼接等可能都需要手动重新分配内存的细节，让客户端仅仅专注于上层使用。好处在下面几点。

*  因为使用了sdshrd结构，内部存储了字符串长度以及使用内存信息，可以快速定位字符串长度O(1)，避免了strlen的O(N)的遍历。
 *  扩展字符串长度，需要动态分配内存，全部右sdshrd的API自动完成，避免了手动重新分配内存，然后memcpy的繁琐。实际上sdshrd内部也是按照这个完成。
 *  将一个字符串拼接到一个字符串后面，对于sds绝对不会缓冲区溢出，因为拼接之前会进行内层检测。
 *  sds具有内存预分配的作用，避免重复多次进行内存分配工作。
 *  二进制安全，因为sds有字符串length信息，所以不需要以’/0’为结尾区分字符串，使得Redis内部不仅仅可以保存文本信息也可以存储图片，视频等二进制数据信息。但是为了兼容string内部函数功能，Redis的sds还是默认以’/0’结尾。

**2、结构体部分**  
总共有3种结构体，完全是为了节约存储`len和alloc`的内存而设计。作者绝对是嵌入式出生，这么爱节约内存。可见作者的功力深厚。结构体的选择会依据字符串的长度动态选择。总之就是分配一块连续的内存块管理字符串。

typedef char *sds;//可代表sdshdr首地址，然后通过地址类型转换访问连续内存块
    //sds是为了兼容C字符串设计。
    /* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly. * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
    struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
        unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
        char buf[];
    };
    struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
        uint8_t len; /* used */
        uint8_t alloc; /* 数据区域分配的全部内存，除去了head和'/0'。excluding the header and null terminator */
        unsigned char flags; /* 高3位代表结构体存储len的数据类型，有了整个参数就可以通过buf正确访问len和alloc了。宏定义就是这样做的。3 lsb of type, 5 unused bits */
        char buf[];//柔性数组
    };
    struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
        uint16_t len; /* used */
        uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
        unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
        char buf[];
    };
    struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
        uint32_t len; /* used */
        uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
        unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
        char buf[];
    };
    struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
        uint64_t len; /* used */
        uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
        unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
        char buf[];
    };
    //强迫症，以上仅仅是为了节约存储len和alloc的内存而设计。
    
    #define SDS_TYPE_5 0
    #define SDS_TYPE_8 1
    #define SDS_TYPE_16 2
    #define SDS_TYPE_32 3
    #define SDS_TYPE_64 4
    #define SDS_TYPE_MASK 7
    #define SDS_TYPE_BITS 3
    #define SDS_HDR_VAR(T,s) struct sdshdr##T *sh = (void*)((s)-(sizeof(struct sdshdr##T)));//宏定义连接符##了解下，变量
    #define SDS_HDR(T,s) ((struct sdshdr##T *)((s)-(sizeof(struct sdshdr##T))))//找出sdshdr16的数据区域
    #define SDS_TYPE_5_LEN(f) ((f)>>SDS_TYPE_BITS)

![这里写图片描述][70]  
直接返回地址buf即可，因为可以通过buf访问前面的len、alloc、flags字节。作者这种玩内存和指针的方法，真是出神入化了。sds\[-1\]就可以访问flag参数了。地址在堆中总是动态增加。所以可以通过指针的加或者减访问内存块。这就是玩内存的方法了，很聪明哦。

**3、创建一个sds字符串**  
根据传入的C字符串，选择合适的sdshdr\_\_，然后malloc+memcpy即可。整个大体过程就是这样。

/* Create a new sds string starting from a null terminated C string. */
    //通过c字符串，创建一个sds。将c字符串复制到sds中，并返回sdshrd中的buf。
    sds sdsnew(const char *init) {
        size_t initlen = (init == NULL) ? 0 : strlen(init);//需求长度
        return sdsnewlen(init, initlen);//分配sdshrd，并返回其中的buf数据区域地址。
    }
    
    /* Create a new sds string with the content specified by the 'init' pointer
     * and 'initlen'.
     * If NULL is used for 'init' the string is initialized with zero bytes.
     *
     * The string is always null-termined (all the sds strings are, always) so
     * even if you create an sds string with:
     *
     * mystring = sdsnewlen("abc",3);
     *
     * You can print the string with printf() as there is an implicit \0 at the
     * end of the string. However the string is binary safe and can contain
     * \0 characters in the middle, as the length is stored in the sds header. */
    sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
       //创建SDS字符串，直接返回char即可，需要访问SDS，通过指针回溯即可
        void *sh;
        sds s;
        char type = sdsReqType(initlen);//根据输入字符串长度，选择合适的sdshrd，完全为了节约内存。
        /* Empty strings are usually created in order to append. Use type 8
         * since type 5 is not good at this. */
        if (type == SDS_TYPE_5 && initlen == 0) type = SDS_TYPE_8;
        int hdrlen = sdsHdrSize(type);//头结构体节点占用内存。
        unsigned char *fp; /* flags pointer. */
    
        sh = s_malloc(hdrlen+initlen+1);//分配=头结点+数据长度+结束符
        if (!init)
            memset(sh, 0, hdrlen+initlen+1);//将新分配的sh内存清空。因为malloc并不保证先前位置为空，所以必须设为0
        if (sh == NULL) return NULL;
        s = (char*)sh+hdrlen;//定位head中的数据区域
        fp = ((unsigned char*)s)-1;//sdshdr中的flags域
        switch(type) { 
            case SDS_TYPE_5: {
                *fp = type | (initlen << SDS_TYPE_BITS);
                break;
            }
            case SDS_TYPE_8: {
                SDS_HDR_VAR(8,s);
                sh->len = initlen;
                sh->alloc = initlen;
                *fp = type;
                break;
            }
            case SDS_TYPE_16: {
                SDS_HDR_VAR(16,s);//通过数据域的地址，获取整个sdshrd的地址
                sh->len = initlen;//初始化
                sh->alloc = initlen;//初始化
                *fp = type;//结构体中类型
                break;'/0'
            }
            case SDS_TYPE_32: {
                SDS_HDR_VAR(32,s);
                sh->len = initlen;
                sh->alloc = initlen;
                *fp = type;
                break;
            }
            case SDS_TYPE_64: {
                SDS_HDR_VAR(64,s);
                sh->len = initlen;
                sh->alloc = initlen;
                *fp = type;
                break;
            }
        }
        if (initlen && init)
            memcpy(s, init, initlen);//将init数据全部拷贝到s数据区域
        s[initlen] = '\0';//结束符
        return s;//返回s
    }

![这里写图片描述][70 1]  
上述过程可以用简单的图表示，很容易理解，所以sds很简单，就不细说了。antirez

**4、sdscat将一个字符串加到sds之后，不会内存溢出**  
整个过程很简单，绝对不会有内存溢出的问题。首先确定sds是否有足够的空间。假如空间足够则直接realloc+memcpy；假如空间不足，则依据总长度选择合适的类型，然后malloc(分配新内存)+free(释放旧内存)+memcpy(先拷贝旧字符串)+memcpy(再拷贝新字符串)即可。如果没有这个函数的封装，利用C字符串，也会是这样的一个过程。

/* Append the specified binary-safe string pointed by 't' of 'len' bytes to the
     * end of the specified sds string 's'.
     *
     * After the call, the passed sds string is no longer valid and all the
     * references must be substituted with the new pointer returned by the call. */
    sds sdscatlen(sds s, const void *t, size_t len) {
        size_t curlen = sdslen(s);//获取s长度
    
        s = sdsMakeRoomFor(s,len);//扩容sds，若容量够，则直接拼接，防止溢出
        if (s == NULL) return NULL;
        memcpy(s+curlen, t, len);//将t直接拷贝到s+curlen位置处。很简单的memcpy。注意内存已分配，绝对不会造成重叠的问题。
        sdssetlen(s, curlen+len);//设置字符串长度
        s[curlen+len] = '\0';//末尾加上空
        return s;//返回s，s可能被修改，也可能没有被修改。
    }
    
    /* Enlarge the free space at the end of the sds string so that the caller
     * is sure that after calling this function can overwrite up to addlen
     * bytes after the end of the string, plus one more byte for nul term.
     *
     * Note: this does not change the *length* of the sds string as returned
     * by sdslen(), but only the free buffer space we have. */
    sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen) {
        void *sh, *newsh;
        size_t avail = sdsavail(s);//返回sds可用容量
        size_t len, newlen;
        char type, oldtype = s[-1] & SDS_TYPE_MASK;
        int hdrlen;
    
        /* Return ASAP if there is enough space left. */
        if (avail >= addlen) return s;//可用容量足够放下addlen长度字符串，直接返回
    
        /*
            不够则需要进行扩容加上搬移。
        */
        len = sdslen(s);//原来字符串长度
        sh = (char*)s-sdsHdrSize(oldtype);//找到结构体头部
        newlen = (len+addlen);//需要分配新的长度
        if (newlen < SDS_MAX_PREALLOC)//新的长度小于1M，则直接重新分配2倍，为以后使用避免重新分配内存
            newlen *= 2;
        else
            newlen += SDS_MAX_PREALLOC;//大于1M，则直接多分配1M
    
        type = sdsReqType(newlen);//获取相应的sdshrd的类型表示。
    
        /* Don't use type 5: the user is appending to the string and type 5 is
         * not able to remember empty space, so sdsMakeRoomFor() must be called
         * at every appending operation. */
        if (type == SDS_TYPE_5) type = SDS_TYPE_8;
    
        hdrlen = sdsHdrSize(type);//获取头类型字节数
        if (oldtype==type) {//类型一致，则当前sdshrd长度变量足够存储newlen，则realloc即可
            newsh = s_realloc(sh, hdrlen+newlen+1);//realloc并返回
            if (newsh == NULL) return NULL;
            s = (char*)newsh+hdrlen;
        } else {
        //不一致，则malloc + memcpy + free
    
        /* Since the header size changes, need to move the string forward,
             * and can't use realloc */
            newsh = s_malloc(hdrlen+newlen+1);//分配新的的内存
            if (newsh == NULL) return NULL;
            memcpy((char*)newsh+hdrlen, s, len+1);//将数据拷贝到新的内存
            s_free(sh);//释放老的内存块
            s = (char*)newsh+hdrlen;//s重新指向新的数据块
            s[-1] = type;//赋值类型，这种操作很明白，一看就懂了，往回退1字节，不愧是搞嵌入式的人。
            sdssetlen(s, len);//设置字符串长度，并没有strcat，所以长度不变
        }
        sdssetalloc(s, newlen);//设置分配的内容
        return s;
    }

其余API都对应着类似的操作，整个我们已经可很清楚的看懂了。下面一幅图对应着

在sds.c中，**几乎所有的函数所传的参数都是sds类型，而非表头sdshdr的地址，但是使用了通过sds指针运算从而求得表头的地址的技巧，因为sds是指向sdshdr结构buf成员，在堆中地址向上增长，所以可以通过指针的算术元算找到表头即可**。

# 跳跃表 #

[https://blog.csdn.net/ict2014/article/details/17394259][https_blog.csdn.net_ict2014_article_details_17394259]  
[https://blog.csdn.net/men\_wen/article/details/70040026][https_blog.csdn.net_men_wen_article_details_70040026]

**1、跳跃表（skiplist）介绍**  
跳跃表是一种有序数据结构，通过每个节点中维持多个指向其他节点的指针，从而达到快速访问节点的目的。其中节点中指针的数目是通过随机生成的，所以跳跃表是使用概率均衡技术而不是使用强制性均衡，因此，对于插入和删除结点比传统上的平衡树算法更为简洁高效。跳跃表支持平均O(LogN)、最坏O(N)复杂度的节点查找，还可以通过顺序性操作批处理节点，因此大部分情况下可以和平衡树媲美，其实现起来更为简单。  
通过在每个节点中存放多个指向下一个不同节点的指针，实现跳跃的功能。类似于将一系列节点跳跃性的连接成多条有序链表，查找过程就是先从最高层开始，然后遍历所以层次，最后定位到节点。  
![这里写图片描述][70 2]  
上图是一个4层的跳跃表。将处在相同层次的节点联结起来，于是类似于含有4条跳跃的链表。每个节点中层是随机生成的。随机生成函数可以自己写，

2、随机数生成函数  
在redis中，返回一个随机层数值，随机算法所使用的幂次定律。

*  含义是：如果某件事的发生频率和它的某个属性成幂关系，那么这个频率就可以称之为符合幂次定律。
 *  表现是：少数几个事件的发生频率占了整个发生频率的大部分， 而其余的大多数事件只占整个发生频率的一个小部分。

int zslRandomLevel(void) { //返回一个随机层数值
        int level = 1;
        //(random()&0xFFFF)只保留低两个字节的位值，其他高位全部清零，所以该值范围为0到0xFFFF
        while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))  //ZSKIPLIST_P（0.25）所以level+1的概率为0.25
            level += 1;         //返回一个1到ZSKIPLIST_MAXLEVEL（32）之间的值
        return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL) ? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
    }
    #define ZSKIPLIST_MAXLEVEL 32 /* Should be enough for 2^32 elements */
    #define ZSKIPLIST_P 0.25 /* Skiplist P = 1/4 */

2、Redis跳跃表

typedef struct zskiplistNode {
        sds ele;                            //保存成员对象动态字符串
        double score;                       //分值
        struct zskiplistNode *backward;     //后退指针，指向前一个节点，方便范围查找
        struct zskiplistLevel {
            struct zskiplistNode *forward;  //前进指针，指向下一个节点
            unsigned int span;              //跨度，此级跨越几个节点
        } level[];                          //层级，是柔型数组，根据随机数动态分配
    } zskiplistNode;//跳跃表节点结构体
    
    typedef struct zskiplist {
        struct zskiplistNode *header, *tail;
        unsigned long length;
        int level;
    } zskiplist;//管理一个跳跃表，记录头部和尾部节点以及跳跃表长度。

通过ZADD操作之后，跳跃表的随机构成可能是下面结构，其中节点中层次是随机生成的。

127.0.0.1:6379> ZADD score 95.5 Mike 98 Li 96 Wang //socre是一个有序集合键
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> ZRANGE score 0 -1 WITHSCORES//所有分数按从小到大排列，每一个成员都保存了一个分数
    1) "Mike"
    2) "95.5"
    3) "Wang"
    4) "96" 
    5) "Li"
    6) "98"
    127.0.0.1:6379> ZSCORE score Mike      //查询Mike的分值
    "95.5"

![这里写图片描述][70 3]  
在level数组中，处于同一级的，就必须构造成链表，如上图。只要符合这一规则，那么就可以使用跳跃表了。根据上图，直接讲解Redis中跳跃表操作得API。

//创建一个新的跳跃表,管理跳跃表的结构体
    /* Create a new skiplist. */
    zskiplist *zslCreate(void) {
        int j;
        zskiplist *zsl;
    
        zsl = zmalloc(sizeof(*zsl));//分配内存
        zsl->level = 1;//层级初始化0
        zsl->length = 0;//元素个数初始化0
        zsl->header = zslCreateNode(ZSKIPLIST_MAXLEVEL,0,NULL);//创建一个头结点，可见头结点最高是32层，分数是0，元素是空，这个用来管理链表
        for (j = 0; j < ZSKIPLIST_MAXLEVEL; j++) {
            zsl->header->level[j].forward = NULL;
            zsl->header->level[j].span = 0;
        }//将header的下一个节点全部初始化为空且span为0
        zsl->header->backward = NULL;//前节点为空
        zsl->tail = NULL;//尾部为空
        return zsl;//返回链表首地址
    }
    
    //创建一个跳跃表节点，实现很简单。
    /* Create a skiplist node with the specified number of levels. * The SDS string 'ele' is referenced by the node after the call. */
    zskiplistNode *zslCreateNode(int level, double score, sds ele) {
        zskiplistNode *zn =
            zmalloc(sizeof(*zn)+level*sizeof(struct zskiplistLevel));
            //柔性数组，可以看到分配的内存是连续的，很方便。
        zn->score = score;//分数
        zn->ele = ele;//元素
        return zn;//返回节点地址。 
        //Redis作者写的代码，真的很符合我的口味，写的没有那么绕口，不愧是搞嵌入式出生的人。
    }
    
    //释放一个节点
    /* Free the specified skiplist node. The referenced SDS string representation * of the element is freed too, unless node->ele is set to NULL before calling * this function. */
    void zslFreeNode(zskiplistNode *node) {
        sdsfree(node->ele);//先释放动态字符串内存。
        zfree(node);//然后释放当前节点占用内存。
    }
    
    //随机获取1到32之间的数字，作为节点中level层级。
    /* Returns a random level for the new skiplist node we are going to create. * The return value of this function is between 1 and ZSKIPLIST_MAXLEVEL * (both inclusive), with a powerlaw-alike distribution where higher * levels are less likely to be returned. */
    int zslRandomLevel(void) {
        int level = 1;
        while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))
            level += 1;
        return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL) ? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
    }
    
    /* 向跳跃表中插入一个节点： 1、先通过score定位，ele应该所处的位置，并通过update记录每层中节点转向的指针。 2、新键一个节点，并用传入的值初始化。 3、通过前面的update记录的节点信息，将新节点插入对应层次的单向链表。 */
    /* Insert a new node in the skiplist. Assumes the element does not already * exist (up to the caller to enforce that). The skiplist takes ownership * of the passed SDS string 'ele'. */
    zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {
        zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
        unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];
        int i, level;
    
        serverAssert(!isnan(score));
        x = zsl->header;
        //相当于遍历level-1层链表，实现思路很容易
        for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {
            /* store rank that is crossed to reach the insert position */
            rank[i] = i == (zsl->level-1) ? 0 : rank[i+1];//更新rank[i]为i+1所跨越的节点数，但是最外一层为0
            while (x->level[i].forward &&
                    (x->level[i].forward->score < score ||
                        (x->level[i].forward->score == score &&
                        sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0)))//后一个节点存在，且分数小于sore，则在当前链表中前进一步。
            {
                rank[i] += x->level[i].span;//记录该层一共跨越了多少节点 加上 上一层遍历所跨越的节点数
                x = x->level[i].forward;//更新并指向下一个节点
            }
            update[i] = x;
                        //记录遍历过程中每条链表中跳转的节点，用于分析
        }
        /* we assume the element is not already inside, since we allow duplicated * scores, reinserting the same element should never happen since the * caller of zslInsert() should test in the hash table if the element is * already inside or not. */
        level = zslRandomLevel();//获得一个随机的层数
        if (level > zsl->level) {
       //如果大于当前所有节点最大的层数时
            for (i = zsl->level; i < level; i++) {
                rank[i] = 0;            //将大于等于原来zsl->level层以上的rank[]设置为0
                update[i] = zsl->header;//将大于等于原来zsl->level层以上update[i]指向头结点
                update[i]->level[i].span = zsl->length;//update[i]已经指向头结点，将第i层的跨度设置为length
            }
            zsl->level = level;
        }//如果随机层数大于跳跃表层，则更新跳跃表zsl
        x = zslCreateNode(level,score,ele);//创建一个节点
    
        for (i = 0; i < level; i++) {
       //遍历每一层，并更新每一层的链表
            x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;
            update[i]->level[i].forward = x;//将节点插入i层的链表，因为update记录了i层上一个节点信息，所以很容易实现。
    
            /* update span covered by update[i] as x is inserted here */
            x->level[i].span = update[i]->level[i].span - (rank[0] - rank[i]);//更新插入节点的跨度值
            update[i]->level[i].span = (rank[0] - rank[i]) + 1;//更新插入节点前一个节点的跨度值
        }
    
        /* increment span for untouched levels */
        for (i = level; i < zsl->level; i++) {
       //如果插入节点的level小于原来的zsl->level才会执行
            update[i]->level[i].span++;//因为高度没有达到这些层，所以只需将查找时每层最后一个节点的值的跨度加1
        }
    
        //设置插入节点的后退指针，就是查找时最下层的最后一个节点，该节点的地址记录在update[0]中
        //如果插入在第二个节点，也就是头结点后的位置就将后退指针设置为NULL
        x->backward = (update[0] == zsl->header) ? NULL : update[0];
        if (x->level[0].forward)//如果x节点不是最尾部的节点
            x->level[0].forward->backward = x;//就将x节点后面的节点的后退节点设置成为x地址
        else
            zsl->tail = x;//否则更新表头的tail指针，指向最尾部的节点x
        zsl->length++;//跳跃表节点计数器加1
        return x;//返回x地址
    }
    
    
    
    //根据传入的update指针数组，更新跳跃表中每条链表
    //被zslDelete, zslDeleteByScore and zslDeleteByRank使用的内部函数
    void zslDeleteNode(zskiplist *zsl, zskiplistNode *x, zskiplistNode **update) {  
        int i;
        //设置前进指针和跨度
        for (i = 0; i < zsl->level; i++) {              //遍历下标为0到跳跃表最大层数-1的层
            if (update[i]->level[i].forward == x) {     //如果找到该节点
                update[i]->level[i].span += x->level[i].span - 1;   //将前一个节点的跨度减1
                update[i]->level[i].forward = x->level[i].forward;
                //前一个节点的前进指针指向被删除的节点的后一个节点，跳过该节点
            } else {
                update[i]->level[i].span -= 1;  //在第i层没找到，只将该层的最后一个节点的跨度减1
            }
        }
        //设置后退指针
        if (x->level[0].forward) {      //如果被删除的前进节点不为空，后面还有节点
            x->level[0].forward->backward = x->backward;    //就将后面节点的后退指针指向被删除节点x的回退指针
        } else {
            zsl->tail = x->backward;       //否则直接将被删除的x节点的后退节点设置为表头的tail指针
        }
    
        //更新跳跃表最大层数
        while(zsl->level > 1 && zsl->header->level[zsl->level-1].forward == NULL)
            zsl->level--;
        zsl->length--;  //节点计数器减1
    }
    
    //根据分数和元素删除元素
    /* Delete an element with matching score/element from the skiplist. * The function returns 1 if the node was found and deleted, otherwise * 0 is returned. * * If 'node' is NULL the deleted node is freed by zslFreeNode(), otherwise * it is not freed (but just unlinked) and *node is set to the node pointer, * so that it is possible for the caller to reuse the node (including the * referenced SDS string at node->ele). */
    int zslDelete(zskiplist *zsl, double score, sds ele, zskiplistNode **node) {
        zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
        int i;
    
    //查找位置
        x = zsl->header;
        for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {
            while (x->level[i].forward &&
                    (x->level[i].forward->score < score ||
                        (x->level[i].forward->score == score &&
                         sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0)))
            {
                x = x->level[i].forward;
            }
            update[i] = x;
        }
        /* We may have multiple elements with the same score, what we need * is to find the element with both the right score and object. */
        x = x->level[0].forward;//获取当前节点
        if (x && score == x->score && sdscmp(x->ele,ele) == 0) {
       //确实是这个元素
            zslDeleteNode(zsl, x, update);//更新删除节点之后的跳跃表。
            //zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL]是数组，类型是zskiplistNode *，所以应该传入其地址，为zskiplistNode * * 类似于int a[12]，形参类型是int *。
            if (!node)
                zslFreeNode(x);//释放当前节点信息
            else
                *node = x;
            return 1;
        }
        return 0; /* not found */
    }

上述查找、插入、释放的过程。  
![这里写图片描述][70 4]

其他API暂时先放放。

# 整数集合 #

整数集合（intset）是集合键底层实现之一，以有序、无重复的方式保存集合原色。集合键另一实现是值为空的哈希表（hash table），虽然使用哈希表对集合的加入删除元素，判断元素是否存在等等操作时间复杂度为O(1)，但是当存储的元素是整型且元素数目较少时，如果使用散列表存储，就会比较浪费内存，因此整数集合（intset）类型因为节约内存而存在，直接使用柔性数组存储即可。  
将元素有序的放在柔性数组中，并且当数据超过当前编码，**则会进行数据类型升级并合理迁移先前元素**，防止存储溢出，这种实现方式在数据量比较少的时候，很有用。

类型升级的特点

*  提升灵活性：因为C语言是静态类型的语言，通常在在数组中只是用一种类型保存数据，例如，要么只用`int16_t`类型，要么只用`int32_t`类型。通过自动升级底层数组来适应不同类型的新元素，不必担心类型的错误。
 *  节约内存：整数集合既可以让集合保存三种不同类型的值，又可以确保升级操作只在有需要的时候进行，这样就节省了内存。
 *  不支持降级：一旦对数组进行升级，编码就会一直保存升级后的状态。

typedef struct intset {
        uint32_t encoding;//编码方式
        uint32_t length;//集合中元素数量
        int8_t contents[];//柔性数组，扩容通过realloc
        //从小到大存放元素，且不包含重复项
    } intset;
    //encoding可选范围
    #define INTSET_ENC_INT16 (sizeof(int16_t)) //16位，2个字节，表示范围-32,768~32,767
    #define INTSET_ENC_INT32 (sizeof(int32_t)) //32位，4个字节，表示范围-2,147,483,648~2,147,483,647
    #define INTSET_ENC_INT64 (sizeof(int64_t)) //64位，8个字节，表示范围-9,223,372,036,854,775,808~9,223,372,036,854,775,807
    
    
    /* Create an empty intset. */
    intset *intsetNew(void) {
        intset *is = zmalloc(sizeof(intset));
        is->encoding = intrev32ifbe(INTSET_ENC_INT16);
        is->length = 0;
        return is;
    }//创建空的intset集，默认是int16

1、往整数集中pos位置插入元素。

/* Set the value at pos, using the configured encoding. */
    //根据集合is设置的编码方式，设置下标为pos的值为value，用指针操作很容易，直接强制转换，然后赋值。
    //根据主机字节序用来做内存大小端的转换,主机字节序是大端，如果模板机器的小端，那么需要转换。
    static void _intsetSet(intset *is, int pos, int64_t value) {
        uint32_t encoding = intrev32ifbe(is->encoding);
    
        if (encoding == INTSET_ENC_INT64) {
            ((int64_t*)is->contents)[pos] = value;//直接将地址转换成编码类型，然后通过指针智能设定。
            memrev64ifbe(((int64_t*)is->contents)+pos);//小端转大端存储。
        } else if (encoding == INTSET_ENC_INT32) {
            ((int32_t*)is->contents)[pos] = value;
            memrev32ifbe(((int32_t*)is->contents)+pos);//如果模板机器是小端，则需要小转大端存储。
        } else {
            ((int16_t*)is->contents)[pos] = value;
            memrev16ifbe(((int16_t*)is->contents)+pos);//如果模板机器是小端，则需要小转大端存储。
        }
    }

2、类型升级操作  
![这里写图片描述][70 5]  
上图是需要升级的过程，如果不需要升级，则先扩容将元素通过有序二分查找找到合适的位置，然后在移动后面的元素，插入新的元素。

这种缺陷在于，每次插入元素都需要realloc，并且类型不匹配还需要升级和realloc。  
复杂度很垃圾的。优点就在于可以节约内存，不知道为什么作者要使用这种骚东西，搞不明白。一个hash又浪费了多少空间了。

//当需要升级，或者不升级插入新元素，都需要扩容。注意使用的ralloc，这个在很多源代码使用很多。
    //https://blog.csdn.net/u010710458/article/details/77274704#t2
    //重置数组大小，依据新类型分配空间
    static intset *intsetResize(intset *is, uint32_t len) {
        uint32_t size = len*intrev32ifbe(is->encoding);
        is = zrealloc(is,sizeof(intset)+size);//注意柔性数组通过ralloc重新分配。
        return is;
    }
    
    //往intset中加入元素.
    //如果当前类型足够存储value，则不用升级，直接扩容
    //不够存储，则直接升级-->移动元素-->存储
    /* Insert an integer in the intset */
    intset *intsetAdd(intset *is, int64_t value, uint8_t *success) {
        uint8_t valenc = _intsetValueEncoding(value);
        uint32_t pos;
        if (success) *success = 1;
    
        /* Upgrade encoding if necessary. If we need to upgrade, we know that * this value should be either appended (if > 0) or prepended (if < 0), * because it lies outside the range of existing values. */
        if (valenc > intrev32ifbe(is->encoding)) {
       //编码大，则升级插入
            /* This always succeeds, so we don't need to curry *success. */
            return intsetUpgradeAndAdd(is,value);
        } else {
       //否则找到合适位置，再移动插入。
            /* Abort if the value is already present in the set. * This call will populate "pos" with the right position to insert * the value when it cannot be found. */
            if (intsetSearch(is,value,&pos)) {
       //二分查找定位，如果value已经存在，intsetSearch返回1,如果不存在，pos保存value可以插入的位置
                if (success) *success = 0;//value存在，success设置为0，并返回
                return is;
            }
    
            //不存在，pos保存可插入位置。
            is = intsetResize(is,intrev32ifbe(is->length)+1);//重新分配足够的空间
            if (pos < intrev32ifbe(is->length)) intsetMoveTail(is,pos,pos+1);//不在末尾，则移动pos后面的元素
        }
    
        _intsetSet(is,pos,value);//新值插入pos
        is->length = intrev32ifbe(intrev32ifbe(is->length)+1);//返回长度
        return is;
    }
    
    //升级操作，下面用一副图片说明，扩容，然后升级
    //首先，需要升级，则必然是当前类型容不下，
    //要么太大，要么太小，所以必然存储在扩容之后的前或者尾部。
    /* Upgrades the intset to a larger encoding and inserts the given integer. */
    //根据value的编码方式，对整数集合is的编码格式升级
    static intset *intsetUpgradeAndAdd(intset *is, int64_t value) {
        uint8_t curenc = intrev32ifbe(is->encoding);//先前encoded
        uint8_t newenc = _intsetValueEncoding(value);//当前encoded
        int length = intrev32ifbe(is->length);
        int prepend = value < 0 ? 1 : 0;//小于0，则肯定最小，大于0则肯定最大，必定放在头部或者尾部。
    
        /* First set new encoding and resize */
        is->encoding = intrev32ifbe(newenc);
        is = intsetResize(is,intrev32ifbe(is->length)+1);//根据新的编码方式重新设置内存空间大小
    
        /* Upgrade back-to-front so we don't overwrite values. * Note that the "prepend" variable is used to make sure we have an empty * space at either the beginning or the end of the intset. */
        while(length--)
            //_intsetGetEncoded(is,length,curenc)根据先前编码获取先前位置值，这个很容易，通过指针获取即可。
            _intsetSet(is,length+prepend,_intsetGetEncoded(is,length,curenc));//将先前元素插入新位置。
            //先放先前最大的，然后第二大的，最后最小的。
    
        /* Set the value at the beginning or the end. */
        if (prepend)//如果插入最小，则将值插入最前面
            _intsetSet(is,0,value);
        else
            _intsetSet(is,intrev32ifbe(is->length),value);//最大，插入后面
        is->length = intrev32ifbe(intrev32ifbe(is->length)+1);//长度+1
        return is;
    }
    
    //注意这里作者使用memmove，免去了没存重叠的叨扰，牛逼得很咯。
    static void intsetMoveTail(intset *is, uint32_t from, uint32_t to) {
        void *src, *dst;
        uint32_t bytes = intrev32ifbe(is->length)-from;//从from到元素的个数
        uint32_t encoding = intrev32ifbe(is->encoding);
    
        if (encoding == INTSET_ENC_INT64) {
            src = (int64_t*)is->contents+from;
            dst = (int64_t*)is->contents+to;
            bytes *= sizeof(int64_t);
        } else if (encoding == INTSET_ENC_INT32) {
            src = (int32_t*)is->contents+from;//首地址
            dst = (int32_t*)is->contents+to;//目的地址
            bytes *= sizeof(int32_t);//个数*sizeof等于需要移动的全部字节
        } else {
            src = (int16_t*)is->contents+from;
            dst = (int16_t*)is->contents+to;
            bytes *= sizeof(int16_t);
        }
        //memmove可以保证在重叠的时候，将src指定地方复制到des。
        //https://blog.csdn.net/u010710458/article/details/78887755#t11 讲解了重叠问题
        memmove(dst,src,bytes);//将src开始地址的bytes字节，移动到des开始，des比大于src，所以不会发生覆盖问题。
    }

其他API暂时不许解释，这些API已经将这个数据结构讲清楚了。  
作者在inset.c里面也写了许多测试代码，哈哈，看来都是需要测试的，作者估计写了好久也测试了好久，才确认这个写得没有问题。主要在于玩指针，玩内存。

[-]: https://coolshell.cn/articles/11377.html
[- 1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Flexible_array_member
[70]: /images/20220523/63c91987b0cd481597a3ce6fc85f634e.png
[70 1]: /images/20220523/03c86761a0174771a1a3874be1ef1cb3.png
[https_blog.csdn.net_ict2014_article_details_17394259]: https://blog.csdn.net/ict2014/article/details/17394259
[https_blog.csdn.net_men_wen_article_details_70040026]: https://blog.csdn.net/men_wen/article/details/70040026
[70 2]: /images/20220523/7c159dfb53894921a3126e732f93404c.png
[70 3]: /images/20220523/ffea2fdf51844c508e3ab61428205419.png
[70 4]: /images/20220523/f9c43ebc3dff46a9ae297dea5f80f52b.png
[70 5]: /images/20220523/beb9b1598a5e42aba96d92f34226384c.png