Redis 源碼閱讀：SDS 動態字符串結構設計解析

編輯：關於C語言

概述

Redis 未直接使用 C 語言原生字符串（以 \0 結尾的 char*），而是構建了 **SDS（Simple Dynamic Strings）** 作為底層字符串表示。SDS 定義在 sds.h/sds.c 中，提供 O(1) 獲取長度、二進制安全、預分配空間減少內存重分配等特性，是 Redis 高性能的關鍵基礎設施之一。

核心結構 `sdshdr`

struct sdshdr {
    long len;   // 已使用字節數（不含結尾 \0）
    long free;  // 剩餘可用字節數
    char buf[]; // 柔性數組，存儲實際字符數據，末尾補 \0
};

關鍵設計：

len 與 free 分離，避免每次 strlen 掃描，實現 O(1) sdslen()。
buf 使用 C99 柔性數組，結構體與數據連續分配，提高緩存局部性。
數據末尾強制補 \0，兼容部分 C 庫函數（如 printf("%s")），但不依賴 \0 判斷長度，故可存儲二進制數據（含嵌入 \0）。

類型別名 `sds`

typedef char *sds;

sds 實際指向 buf 數組起始位置，而非 sdshdr 結構體開頭。這是一個「指針偏移」技巧：

用戶只見 char*，使用極其簡便。
內部通過指針算術回溯到 sdshdr：sh = (void*)(s - sizeof(struct sdshdr))。

創建 SDS：`sdsnewlen`

sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
    struct sdshdr *sh = zmalloc(sizeof(struct sdshdr) + initlen + 1);
    if (!sh) return NULL; // 或 SDS_ABORT_ON_OOM
    sh->len = initlen;
    sh->free = 0;
    if (initlen) {
        if (init) memcpy(sh->buf, init, initlen);
        else memset(sh->buf, 0, initlen);
    }
    sh->buf[initlen] = '\0';
    return (char*)sh->buf; // 返回 buf 指針
}

分配一次性完成 header + data + \0，無額外碎片。

長度獲取：`sdslen` 與指針回溯技巧

size_t sdslen(const sds s) {
    struct sdshdr *sh = (void*)(s - sizeof(struct sdshdr));
    return sh->len;
}

同理，sdsavail 獲取 free，sdsIncrLen 修改長度等均通過此偏移訪問元數據。

優勢總結

特性	C 字符串	SDS
獲取長度	O(N)	O(1)
二進制安全	否（\0 截斷）	是
內存重分配	每次增長皆重分配	預分配 free 空間，惰性釋放
API 兼容	原生	需專用 API，但可傳入 C 函數