redis源碼分析（2）-- 基本數據結構sds

 

1、sds格式

sds header定義：

1 struct sdshdr {
2     unsigned int len;
3     unsigned int free;
4     char buf[];
5 };

sizeof（struct sdshdr）= 2*sizeof(unsigned int), char buf[]等價於char buf[0], 僅對編譯器有效，並不實際佔用存儲。

其中len是使用的長度，free是剩餘的長度，再加上一個C語言中的'\0'結束符

sizeof(buf) = len + free + 1， 格式以下：

 

2、sds基本操做

 一、建立sds對象

 1 sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
 2     struct sdshdr *sh;
 3 
 4     if (init) {
 5         sh = zmalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1);
 6     } else {
 7         sh = zcalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1);
 8     }
 9     if (sh == NULL) return NULL;
10     sh->len = initlen;
11     sh->free = 0;
12     if (initlen && init)
13         memcpy(sh->buf, init, initlen);
14     sh->buf[initlen] = '\0';
15     return (char*)sh->buf;
16 }
17 
18 /* Create a new sds string starting from a null terminated C string. */
19 sds sdsnew(const char *init) {
20     size_t initlen = (init == NULL) ? 0 : strlen(init);
21     return sdsnewlen(init, initlen);
22 }

sdsnew根據輸入C字符串init，建立新的sds對象，typedef char *sds; sds即char *類型。

sds s = sdsnew("abc");
當執行上面這行代碼，會在堆內存上面開闢一段連續的空間，具體的空間大小是11個字節的空間。
最前面4個字節存的是len ，也就是sds的長度
其次4個字節存的是free，剩餘的空間。
最後纔是 3個纔是存的是咱們實際的char的信息
也就是每建立一個sds，都會執行上面的操做，都會申請額外的8個字節才存len和free信息。

既然是一段連續的空間，那麼只要已知一個指針，那麼就能拿出struct結構裏面的任何數據。
仍是用上面那個例子
sds s = sdsnew("abc");

這個時候s實際上存的是buf首個char數據的地址。也就是說向前 移8個字節就能到struct sdshdr的len的地址（準確的說是int len的首地址）。8個字節恰好就是struct sdshdr佔的空間字節的大小。
因此下面這個是成立的

static inline size_t sdslen(const sds s) {
    struct sdshdr *sh = (void*)(s-(sizeof(struct sdshdr)));//把buf的首地址向前移動8個，也是到了len
    return sh->len;
}

s - (sizeof(struct sdshdr)) 表示將指針向前移動到 struct sdshdr 的起點，從而得出一個指向 sdshdr 結構的指針： 　　 

sds中函數比較簡單，這裏不作一一介紹，感興趣能夠直接閱讀sds.c中的源碼。

3、sds特色

一、能夠經過O(1)獲取字符串長度，直接返回sds->len便可，C字符串用strlen須要O(N)

二、杜絕緩衝區溢出。一樣由於 sds已經記錄長度信息

三、空間預分配和惰性空間釋放

sds中空間預分配相關函數：

 1 sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen) {
 2     struct sdshdr *sh, *newsh;
 3     size_t free = sdsavail(s);
 4     size_t len, newlen;
 5 
 6     if (free >= addlen) return s; // 須要增長的長度小於free，直接返回，避免了頻繁內存申請  7     len = sdslen(s);
 8     sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));
 9     newlen = (len+addlen);
10     if (newlen < SDS_MAX_PREALLOC) // 總長度（len+addlen）小於SDS_MAX_PREALLOC(1MB), 新申請長度擴大爲2*newlen 11         newlen *= 2;
12     else
13         newlen += SDS_MAX_PREALLOC; // 不然，只比需求量增長1MB 14     newsh = zrealloc(sh, sizeof(struct sdshdr)+newlen+1);
15     if (newsh == NULL) return NULL;
16 
17     newsh->free = newlen - len;
18     return newsh->buf;
19 }

惰性空間釋放用於優化字符串的縮短操做，不用每次縮短都釋放內存，僅修改free和len的大小便可。

例如使用sdstrim操做刪除sds中的的特定字符，最終只要修改free/len大小，不涉及free操做。

真正須要釋放sds中的free空間，能夠調用：

1 sds sdsRemoveFreeSpace(sds s) {
2     struct sdshdr *sh;
3 
4     sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));
5     sh = zrealloc(sh, sizeof(struct sdshdr)+sh->len+1);
6     sh->free = 0;
7     return sh->buf;
8 }

經過realloc來從新分配一塊不包含free的空間，原空間realloc會自動釋放。

 

四、sds主要api信息