Redis字符串与C字符串区别

一、数据结构

redis的字符串底层数据结构是sds（simple dynamic string），即简单动态字符串，其结构体定义如下：

struct sdshdr {

    // buf 中已占用空间的长度

    int len;

    // buf 中剩余可用空间的长度

    int free;

    // 数据空间

    char buf[];

};

其中：

len：当前实际存储的字符串长度

free：剩余未使用的长度

buf：用于存储数据的字节数组

SDS遵循C语言字符串以空字符结尾的惯例，保存空字符的1字节空间不计算在sds的len属性中，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，都有SDS函数自动完成。

二、复杂度问题

SDS由于存储了len属性，所以获取字符长度的时间复杂度为O（1），而C字符串并不记录本身长度，故获取字符串长度需要遍历整个字符串，直到遇到空字符，时间复杂度为O（N）。SDS的长度更新是有SDS的API自动完成。

SDS的设计是典型的利用空间换时间。

三、内存分配释放策略

概括为预分配+惰性释放

SDS的内存分配策略：

1 如果对SDS字符串修改后，len的值小于1MB，那么程序会分配和len同样大小的空间，此时len和free的值是相同的，例如，如果SDS的字符串长度修改为15字节，那么会分配15字节空间给free，SDS的buf属性长度为15（len）+15（free）+1（空字符） = 31字节。

2 如果SDS字符串修改后，len大于等于1MB，那么程序会分配1MB的空间给free，例如，SDS字符串长度修改为50MB那么程序会分配1MB的未使用空间给free，SDS的buf属性长度为50MB（len）+1MB（free）+1byte（空字符）。

预分配策略有效减少了内存充分配操作次数。

SDS的内存释放策略：

当需要缩短SDS字符串时，程序并不立刻将内存释放，而是使用free属性将这些空间记录下来，以备将来使用。

三、缓冲区溢出问题

SDS的字符串的内存预分配策略能有效避免缓冲区溢出问题，

C字符串每次操作增加长度时，都要分配足够长度的内存空间，否则就会产生缓冲区溢出（buffer overflow）。

四、二进制安全问题

SDS字符串API都是以处理二进制的方式处理buf数组里的数据，程序不会对其中的数据进行过滤、操作等，所以SDS是二进制数据安全的。

C字符串的字符则必须符合某种编码（ASCII），并且字符串的中间不能包含空字符，否则字符串就会被截断，所以C字符串智能保存文本数据，而不能保存图片、音视频等数据类型。