redis源码学习--数据结构：SDS设计和实现

• SDS数据结构定义
• API实现

SDS数据结构定义

SDS是simple dynamic string的缩写，是redis定义的字符串的数据结构。根据需要保存的字符串长度的差异，不同结构体定义如下，使用的柔性数组，例如sizeof(struct sdshdr5 )只会计算flags的长度，如果写成：

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
/* sdshdr5实际已经不再使用 */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
    char buf[]; 
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */ /* 已经使用的内存长度 */ 
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */ /* 为buf申请的长度，不包含最后一个结束符0 */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */ /* 使用低3为表示类型，这个字段设计比较巧妙，下面会介绍 */
    char buf[]; /* 也可以写成char buf[0]，也表示柔性数组。写成char *buf不是柔性数组 */
};
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[];
};

attribute ((packed)) 是gcc定义的extension，用来告诉编译器不要使用字节对齐，可以节省空间，不过会降低运行效率。
添加flags的定义是为了方便使用Sds，对外指针指向buf就可以使用，buf[-1]就是flags字段，进而得到len和alloc。

#define SDS_TYPE_5  0
#define SDS_TYPE_8  1
#define SDS_TYPE_16 2
#define SDS_TYPE_32 3
#define SDS_TYPE_64 4

API实现

typedef char *sds;
/* 初始化固定内容的Sds */
sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
    void *sh;
    sds s;
    char type = sdsReqType(initlen); /* 根据长度得到类型，用于确定sds的结构 */
    /* 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;
    int hdrlen = sdsHdrSize(type); /* 计算sds的结构长度 */
    unsigned char *fp; /* flags pointer. */

    sh = s_malloc(hdrlen+initlen+1); /* 申请内存，多申请的1字节用于存放末尾结束符0，所以sds的结构中alloc长度不包含末尾0*/ 
    if (init==SDS_NOINIT)
        init = NULL;
    else if (!init)
        memset(sh, 0, hdrlen+initlen+1);
    if (sh == NULL) return NULL;
    s = (char*)sh+hdrlen;
    fp = ((unsigned char*)s)-1; /* 指向了sds结构中的flags,等价于s[-1] */
    switch(type) {
        case SDS_TYPE_5: {
            *fp = type | (initlen << SDS_TYPE_BITS); /* 这个一般用不到，先不看 */
            break;
        }
        case SDS_TYPE_8: {
            SDS_HDR_VAR(8,s); /* struct sdshdr8 *sh = (void*)((s)-(sizeof(struct sdshdr8))); */ /* 把sh类型强转 */
            sh->len = initlen;
            sh->alloc = initlen;
            *fp = type; /* flags赋值 */
            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; /* 返回的是buf字段 */
}

/* Duplicate an sds string. 拷贝一个 */
sds sdsdup(const sds s) {
    return sdsnewlen(s, sdslen(s));
}

/* Free an sds string. No operation is performed if 's' is NULL. 清除 */
void sdsfree(sds s) {
    if (s == NULL) return;
    s_free((char*)s-sdsHdrSize(s[-1])); /* s[-1]找到内存头 */
}