1、Redis 动态字符串简介

cmatrix

在 Redis 中，字符串是最常用的数据结构之一，而 Redis 中的字符串使用的是简单动态字符串（Simple Dynamic String）。简单动态字符串是 Redis 中实现字符串的基础，同时也是其他数据结构的实现基础之一。

redis 动态字符串 底层存储

简单动态字符串是一个可以动态调整长度的字符数组，同时支持字符串的常见操作，如追加、删除、修改等。它遵循 C 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`属性里面，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是由 SDS 函数自动完成的，所以这个空字符对于 SDS 的使用者来说是完全透明的。

2、Redis 动态字符串 使用场景

无处不在的字符串

Redis 动态字符串可以应用于存储键值对、验证码、缓存功能、计数器、bitmap 位图等场景。

以存储验证码为例，在网站进行登录、注册、获取验证码等操作时，通常会接收到一些验证码，并提示在一定时间后失效。可以使用以下命令存储验证码：

set phone_num code ex 600

其中`phone_num`为手机号，`code`为验证码，`ex 600`表示超时时间为600秒。当用户输入验证码并提交时，后台可以先使用`get phone_num`获取验证码，然后将其与数据库中存储的值进行比较，从而完成身份验证。

3、C语言 手撕动态字符串

简单SDS demo

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    int len;   //当前字符串长度
    int free;  //剩余未使用长度
    char buf[];  //字符串首地址
} sdshdr;

//创建动态字符串
sdshdr *sdscat(sdshdr *s, const char *t) {
    int tlen = strlen(t);
    s = realloc(s, sizeof(sdshdr) + s->len + tlen + 1);
    if (s == NULL) {
        printf("Memory reallocation failed.\n");
        exit(1);
    }
    memcpy(s->buf + s->len, t, tlen);
    s->len += tlen;
    s->free = s->free - tlen;
    s->buf[s->len] = '\0';
    return s;
}

//初始化动态字符串
sdshdr *sdsnew(const char *init) {
    int initlen = (init == NULL) ? 0 : strlen(init);
    sdshdr *s = malloc(sizeof(sdshdr) + initlen + 1);
    if (s == NULL) {
        printf("Memory allocation failed.\n");
        exit(1);
    }
    s->len = initlen;
    s->free = 0;
    if (initlen) memcpy(s->buf, init, initlen);
    s->buf[initlen] = '\0';
    return s;
}

int main() { 
    char data[] = "This is a dynamic string.";
    sdshdr *s = sdsnew(data);  //创建动态字符串
    printf("%s, length: %d, free: %d\n", s->buf, s->len, s->free);  //输出动态字符串内容、长度和空余内存大小
    s = sdscat(s, " I want to add more content to it!");  //追加内容
    printf("%s, length: %d, free: %d\n", s->buf, s->len, s->free);  //再次输出动态字符串内容、长度和空余内存大小
    free(s);  //释放内存
    return 0;
}

运行结果

这个示例程序中，我们定义了一个结构体sdshdr，用于存储动态字符串的信息，其中包括当前字符串长度len、未使用的内存空间free和字符串首地址buf。我们使用了sdsnew函数来创建一个动态字符串，并使用sdscat函数向字符串中追加内容。

由于动态字符串是通过realloc函数实现动态内存分配的，所以在每一次增加字符串长度时需要重新分配内存空间。为了提高效率，在重新分配内存时，我们可以一次性分配比实际需要更大的内存，以避免频繁的内存分配和复制，提高程序运行效率。

注意，在使用完成动态字符串后，要及时释放内存，以避免内存泄露。

附件 realloc函数说明

realloc

其中，ptr是已分配内存的指针，size是新的内存空间大小。调用realloc函数时，它会将ptr所指向的已分配的内存空间重新调整大小为size，并返回一个指向调整后内存空间首地址的指针。

realloc函数返回的指针可能与ptr相同，也可能是新分配的内存空间的首地址。如果调整失败，realloc函数会返回一个空指针NULL。

使用realloc函数时需要注意以下几点：

1.如果ptr为NULL，则相当于调用malloc函数，用于分配一块新的内存空间。

2.如果size为0，则相当于调用free函数，用于释放已分配的内存空间。

3.如果size大于原指针所指内存空间的大小，则新分配的内存空间中未初始化的部分是未定义的，应该使用memset函数手动初始化。

4.如果size小于原指针所指内存空间的大小，则可能造成数据丢失，应该备份原内存数据后进行分配。

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