【redis源码学习】simple dynamic strings（简单动态字符串 sds）
作者：互联网
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接
阅读源码之前，先接几个问题，我觉得还蛮有意思的。
Q1：如何实现一个扩容方便且二进制安全（不会被\0打断）的字符串呢？
Q2：SDS如何兼容C语言函数呢？
Q3：SDS为了节约内存都秀了什么操作呢？
Q4：SDS是如何扩容的？
Q5：SDS是如何减少拷贝次数的？
题外话：这种模式我还挺喜欢的，也写过一些源码分析类的博客，但是感觉看完之后就没了，收效甚微。看nginx的时候，除了惊叹于其鬼斧神工的架构设计，以及比较火的那几点问题之后，也没学到多少编程技法（我主要编程技法都是在STL源码里学的，当然萃取是没看明白），不过如果采用这种启发式学习的方式可能会好一些，也能让人更愿意看源码吧。
化
sds 结构分析
typedef char *sds;
/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
* However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
//该字段记录的字符串的长度，可以在常数时间获取
//由于有长度记录变量len，在读写字符串的时候不依赖于‘\0’，从而保证了二进制安全性。
uint8_t len; /* used */ //可存储的最大字符串长度为 2^8=256
uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
//低三位表示字符串的类型，高五位只在sd5中使用，不过看着架势sd5是被打入冷宫了呀。
unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
//柔性数组，保存一个空字符作为buf的结尾，不计入len、alloc，以此兼容 C 语言的 strcmp、strcpy 等函数。
char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
uint16_t len; /* used */
uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
uint32_t len; /* used */
uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
uint64_t len; /* used */
uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
char buf[];
};
A String value can be at max 512 Megabytes in length，如果拿那个64来算，会只有这点吗？
但是一个字符串过大也没用。
使用柔性数组除了省内存，还有一个好处，柔型数组的内存和结构体是连续的，可以很方便的通过柔型数组的首地址偏移得到结构体的首地址。
接下来看一下是如何的节约内存的：
这是sdshdr5的，里面的 unsigned8 对应一个字节。后面的自行脑补。
基本操作
创建字符串
sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
void *sh;
sds s;
char type = sdsReqType(initlen);
/* Empty strings are usually created in order to append. Use type 8
* since type 5 is not good at this. */
if (type == SDS_TYPE_5 && initlen == 0) type = SDS_TYPE_8; //SDS_TYPE_5 强制转换为 SDS_TYPE_8
int hdrlen = sdsHdrSize(type); //计算不同头部的所需的那个 unsigned 长度
unsigned char *fp; /* flags pointer. */
sh = s_malloc(hdrlen+initlen+1); //留了一个给‘\0’
if (sh == NULL) return NULL;
if (init==SDS_NOINIT)
init = NULL;
else if (!init)
memset(sh, 0, hdrlen+initlen+1);
s = (char*)sh+hdrlen; //直接指向buf
fp = ((unsigned char*)s)-1; //buf首地址偏移
switch(type) {
case SDS_TYPE_5: { //这步略显多余了哈，有的代码还在，但是已经死了
*fp = type | (initlen << SDS_TYPE_BITS);
break;
}
case SDS_TYPE_8: {
SDS_HDR_VAR(8,s);
sh->len = initlen;
sh->alloc = initlen;
*fp = type;
break;
}
case SDS_TYPE_16: {
SDS_HDR_VAR(16,s);
sh->len = initlen;
sh->alloc = initlen;
*fp = type;
break;
}
case SDS_TYPE_32: {
SDS_HDR_VAR(32,s);
sh->len = initlen;
sh->alloc = initlen;
*fp = type;
break;
}
case SDS_TYPE_64: {
SDS_HDR_VAR(64,s);
sh->len = initlen;
sh->alloc = initlen;
*fp = type;
break;
}
}
if (initlen && init)
memcpy(s, init, initlen);
s[initlen] = '\0';
return s;
}
至于为什么要把sd5打入冷宫？可能是因为太短了吧，承受变长风险能力不够、
释放字符串
/* Free an sds string. No operation is performed if 's' is NULL. */
void sdsfree(sds s) {
if (s == NULL) return;
s_free((char*)s-sdsHdrSize(s[-1])); //这里是直接释放内存了
}
不过这些优秀项目怎么能没有内存池呢，明着暗着都会有的。
/* Modify an sds string in-place to make it empty (zero length).
* However all the existing buffer is not discarded but set as free space
* so that next append operations will not require allocations up to the
* number of bytes previously available. */
void sdsclear(sds s) {
sdssetlen(s, 0);
s[0] = '\0';
}
该有的都会有的。
sdsMakeRoomFor 扩容
扩容流程图：
/* Enlarge the free space at the end of the sds string so that the caller
* is sure that after calling this function can overwrite up to addlen
* bytes after the end of the string, plus one more byte for nul term.
*
* Note: this does not change the *length* of the sds string as returned
* by sdslen(), but only the free buffer space we have. */
sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen) {
void *sh, *newsh;
size_t avail = sdsavail(s);
size_t len, newlen;
char type, oldtype = s[-1] & SDS_TYPE_MASK;
int hdrlen;
/* Return ASAP if there is enough space left. */
if (avail >= addlen) return s;
len = sdslen(s);
sh = (char*)s-sdsHdrSize(oldtype);
newlen = (len+addlen);
if (newlen < SDS_MAX_PREALLOC)
newlen *= 2;
else
newlen += SDS_MAX_PREALLOC;
type = sdsReqType(newlen);
/* Don't use type 5: the user is appending to the string and type 5 is
* not able to remember empty space, so sdsMakeRoomFor() must be called
* at every appending operation. */
if (type == SDS_TYPE_5) type = SDS_TYPE_8;
//此役过后，指向buf的指针被更新了
hdrlen = sdsHdrSize(type);
if (oldtype==type) {
newsh = s_realloc(sh, hdrlen+newlen+1);
if (newsh == NULL) return NULL;
s = (char*)newsh+hdrlen;
} else {
/* Since the header size changes, need to move the string forward,
* and can't use realloc */
newsh = s_malloc(hdrlen+newlen+1);
if (newsh == NULL) return NULL;
memcpy((char*)newsh+hdrlen, s, len+1);
s_free(sh);
s = (char*)newsh+hdrlen;
s[-1] = type;
sdssetlen(s, len);
}
sdssetalloc(s, newlen);
return s;
}
注意，分支上半部分是 realloc，下半部分是 malloc，注意区分二者区别。
小tip：__attribute__ ((__packed__))
在结构体声明当中，加上attribute ((packed))关键字，它可以做到让我们的结构体，按照紧凑排列的方式，占用内存。
简单的说，就是取消内存对齐。
这个 tip 哪里来的呢？翻到开头再看看。这个编程技法需要特别关注，稍不留神就错过了。
一般情况下，结构体会做内存对齐，以sd32为例，对齐前按4字节对齐，大小为12字节。取消对齐后，大小为9字节（buf不要面子的）。
而且，对齐后，可以直接通过 buf 的首地址向前偏移一位找到 flags ，如果不这样，各位可以自己思考一下要如何找到 flags，那就几乎成了一个 “鸡/蛋” 的死结了（不知道类型，怎么着偏移量？不知道偏移量，怎么找类型？）。
发
那各位自己解答开头的问题吧，溜了溜了。
标签：__,initlen,SDS,simple,sds,sh,char,源码,type 来源： https://blog.csdn.net/qq_43762191/article/details/122048504