惊呆了！Redis中的字符串竟然不是C字符串！！！

青旅半醒 2023-05-21 08:50 15阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  SDS简介
 *  SDS的内部存储结构
 *  C字符串的内部存储结构
 *  SDS和C字符串的区别
 *  总结

# SDS简介 #

![在这里插入图片描述][20200424211131860.jpg]  
Redis是用C语言写的，但是他的字符串竟然不是C字符串，这让我很惊讶。既然不是C字符串，那一定有一个数据类型吧，这个数据类型是**简单动态字符串（Simple Dynamic String，SDS）**，这是什么鬼，第一次听说。既然用他，他肯定有厉害的地方，接下来就研究研究他厉害到哪！  
先举个例子说说字符串。

127.0.0.1:6379> set msg "hello"
    OK
    127.0.0.1:6379> keys *
    1) "msg"

上面的"msg"和"hello"就是字符串，而且是一个SDS字符串，可不是一个C字符串。

# SDS的内部存储结构 #

好了，说了这么多，还没介绍啥是SDS呢，先说一下SDS的内部存储结构，其中一个SDS，内部包含三部分

char buf[];// 字节数组，用于保存字符串
    int len; // buf数组中已使用的字节数量，即是SDS字符串的长度
    int free;// buf数组中未使用的字节数量

# C字符串的内部存储结构 #

char str[];// 其内部就是一个简单的字节数组

# SDS和C字符串的区别 #

**获取字符串长度**  
由于C字符串没有哦记录自身的长度信息，所以获取C字符串长度的时候，必须遍历整个字符串，其时间复杂度是O(n)，而SDS中有len属性，所以在获取其长度时，时间复杂度为O(1)。  
**缓冲区溢出**  
由于C字符串不记录字符串的长度，当我们进行字符串拼接的时候，可能会出现缓冲区溢出问题，举个例子，我们有s1和s2两个字符串，当我们想要把s2字符串拼接到s1字符串的时候，如果在拼接之前没有给s1分配足够的空间，那么s1的数据就会溢出到s2所在的空间，导致s2中原有的数据被破坏。而SDS在进行修改操作时，会先检查空间是否够用，如果不够用会自动扩展，以解决缓冲区溢出的问题。  
**内存重分配次数**  
对于C字符串而言，当对字符串进行拼接操作时，需要先通过内存重分配来扩展其底层的数组空间大小，如果不扩展，很可能就会出现缓冲区溢出，当金星字符串缩短时，也需要进行内存重分配，进行释放那部分不用的内存，如果忘了这步，会产生内存泄漏。可以看出，不管是字符串拼接，还是字符串缩短，都要执行内存重分配。  
SDS就不一样了，SDS在进行字符串拼接的时候，采用**空间预分配**，举个例子进行讲解，如果我们有s1="hello"和s2=“sds”，两个字符串，以s1为研究对象，s1的len为5，free为0，当s2拼接到s1时，进行内存重分配，s1的len变成了8，**free也变为8**，这就是空间预分配，当你下次进行拼接"world"字符串的时候，由于free的空间够用，就可以直接分配了，而不用再次内存重分配。当我们进行缩短字符串的时候，SDS采用**惰性空间释放**，如果我们有一个字符串为s=“hellosds”，其len为8，free为0，当我们把sds进行截取掉的时候，其len变为了5，**free变为了3**，也就是这三个空间并没有通过内存重分配释放。这样就减少了内存重分配的次数，同时提高了效率，需要注意的是，free空间并不是无限制的大，**free空间上限是1MB**。  
**二进制安全**  
C字符串的编码是ASCII编码，在字符串的末尾是以\\0结束，也就是空字符，所以在字符串中不能包含空字符，要不然会让程序误以为结束，这也限制了C字符串只能保存文本数据，不能保存图片，音频，视频等二进制数据。  
SDS不仅可以保存文本数据，还可以以二进制方式把其他数据存储到buf数组中的，程序不会对数据做任何限制，写入什么样，读取就是什么样，这样不仅可以存储文本，而且可以存储任意格式的二进制数据。  
**SDS兼容部分C字符串函数**  
SDS虽然是二进制安全的，但是他同样遵循C字符串以空字符串解为的惯例，所以SDS可以重用C字符串的一些函数。

# 总结 #

SDS获取字符串长度的时间复杂度是O(1)，C字符串是O(n)。  
SDS不会造成缓冲区溢出，C字符串可能会。  
SDS修改N次字符串长度最多执行N次内存重分配，C字符串是执行N次。  
SDS可以保存文本数据和二进制数据，C字符串只能保存文本数据。  
SDS可以使用部分<string.h>库函数，C字符串可以使用全部。  
**总之SDS在Redis中很强。**

[20200424211131860.jpg]: /images/20230521/58126c3e4115454caf0f16f7521cb3c8.png