2.2Redis中SDS(簡單動態(tài)字符串)與C字符串的區(qū)別-創(chuàng)新互聯(lián)

引言:

根據(jù)傳統(tǒng)，C語言使用長度N+1的字符數(shù)組來表示長度為N的字符串，并且字符數(shù)組的最后一個元素總是空字符’\0’。
例如,圖2-3 就展示了一個值為"Redis"的C字符串。
C語言使用這種簡單的字符串表示方式，并不能滿足Redis對字符串在安全性、效率以及功能方面的要求，接下來的內(nèi)容將詳細(xì)對比C字符串和SDS之間的區(qū)別，并說明SDS比C字符串更適合用于Redis的原因。

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2.2.1 Redis 可以，以常數(shù)復(fù)雜度 獲取 字符串的長度

在傳統(tǒng)的C字符串中，其本身，并不記錄字符串的長度信息，如果想獲取該字符串的長度，那么就需要對字符串進(jìn)行遍歷，對遇到的每個字符進(jìn)行計(jì)數(shù)，知道遇到 0元素或者 字符’\0’，這個操作的復(fù)雜度為O(N)。

和C字符串不同的是，Redis 中 SDS 在len 屬性中記錄了SDS本身的長度，所以獲取一個SDS長度的復(fù)雜度僅為O(1)。

設(shè)置和更新SDS長度的工作，是由SDS的API 在執(zhí)行時自動完成的，所以使用SDS無需進(jìn)行任何手動修改長度工作。

通過使用SDS這種字符串結(jié)構(gòu)，Redis 把 獲取一個字符串的效率，從O(N) 時間復(fù)雜度降低到O(1)，即使我們對一個非常長的字符串鍵，進(jìn)行反復(fù)的執(zhí)行STRLEN 命令，也不會對系統(tǒng)性能造成任何影響，因?yàn)镾TRLEN命令的時間復(fù)雜度僅為O(1)。

2.2.2 杜絕了緩沖區(qū)溢出

傳統(tǒng)C字符串，除了獲取字符串長度以外，還會造成緩沖區(qū)溢出的問題。

例如如果 對一個已經(jīng)分配好內(nèi)存空間的C語言字符串 char *dest，如果這個時候要對該字符串進(jìn)行追加的話，那么如果在沒有追加之前沒有為dest額外分配額外的空間(這往往是粗心的程序猿所做的，但是C語言中確實(shí)是這樣的。每一次對字符串進(jìn)行新增或者修改，都要進(jìn)行一次內(nèi)存分配)，一旦沒有提前進(jìn)行分配，那么就會產(chǎn)生緩沖溢出。

舉個例子，加入程序中，有2個在內(nèi)存中緊鄰的C字符串s1和s2，其中s1保存了"redis",
s2保存了 “mysql5.7”,如圖2-7所示。

如果一個程序員，決定通過執(zhí)行:

strcat(s1," Java");

那么s1的內(nèi)容將會被修改為"redis JAVA"(10個字符),但是粗心的他卻忘了在執(zhí)行此函數(shù)之前，為s1分配足夠的內(nèi)存空間，那么在strcat函數(shù)執(zhí)行之后，s1的數(shù)據(jù)將會溢出到s2所在的空間中，會導(dǎo)致s2保存的內(nèi)容以外地被修改，如果2-8所示。

與C字符串不同的是，SDS 的空間分配策略完全杜絕了發(fā)生緩沖區(qū)溢出的可能性:當(dāng)SDS的API需要對SDS進(jìn)行修改時，API 會先檢查SDS 的空間是否滿足修改所需的要求,如果不滿足的話，API 會自動將SDS 的空間擴(kuò)展至執(zhí)行修改所需的大小,然后才執(zhí)行實(shí)際的修改操作問題，所以使用SDS既然不需要手動修改SDS的空間大小，也不會出現(xiàn)前面所說的緩沖區(qū)溢出問題。

舉個例子,SDS的API里面也有一個用于執(zhí)行拼接操作的sdscat函數(shù)，可以將一個C字符串拼接到給定SDS所保存的字符串的后面，但是在執(zhí)行拼接操作之前，sdscat會先檢查給定SDS的空間是否足夠，如果不夠的話，sdscat就會先擴(kuò)展SDS的空間，然后才執(zhí)行拼接操作。

例如,如果我們執(zhí)行:

sdscat(s," Cluster");

其中SDS值s 如圖2-9 所示,那么sdscat將在執(zhí)行拼接操作之前檢查s的長度是否足夠，在發(fā)現(xiàn)s目前的空間不足以拼接" Cluster"之后，sdscat就會擴(kuò)展s的空間，然后才執(zhí)行拼接
" Cluster"的操作，拼接操作完成之后的SDS如圖2-10所示。

注意:圖2-10所示的SDS,sdscat不僅對這個SDS進(jìn)行了拼接操作，它還為SDS分配了13字節(jié)的未使用空間，并且拼接之后的字符串也正好是13字節(jié)長，這種現(xiàn)象既不是bug也不是巧合，它和SDS的空間分配策略有關(guān)。

鏈接: 2.2.3 Redis中的SDS減少修改字符串時帶來的內(nèi)存重分配次數(shù)

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本文題目：2.2Redis中SDS(簡單動態(tài)字符串)與C字符串的區(qū)別-創(chuàng)新互聯(lián)
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