Redis/SDS 动态字符串

用显式长度保存包含零字节的字符串

Redis SDS 把字节长度与可用容量放进头部，追加按长度复制，正文允许包含零字节。

7.2.0内存管理核验 2026-10-09

工程问题#

以零字节作为结束标记的 C 字符串无法单独表达任意二进制载荷；重复求长度和频繁扩容也会增加解析、拼接路径的成本。

实际实现#

sdshdr8 等头部区分 len 和 alloc；sdscatlen 先取已用长度，再申请空间，按传入的字节数 memcpy，随后更新长度并补终止符。终止符用于兼容部分 C API，不决定 SDS 的逻辑长度。

处理流程#

从头部读取当前字节长度
按新增字节数确保剩余容量，接收可能变化的新地址
复制指定数量的字节，不用 strlen 推断载荷大小
更新 len，并在逻辑内容之后写入终止符

源码片段#

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src/sds.c7.2.0 · L479–L493

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479/* Append the specified binary-safe string pointed by 't' of 'len' bytes to the480 * end of the specified sds string 's'.481 *482 * After the call, the passed sds string is no longer valid and all the483 * references must be substituted with the new pointer returned by the call. */484sds sdscatlen(sds s, const void *t, size_t len) {485    size_t curlen = sdslen(s);486487    s = sdsMakeRoomFor(s,len);488    if (s == NULL) return NULL;489    memcpy(s+curlen, t, len);490    sdssetlen(s, curlen+len);491    s[curlen+len] = '\0';492    return s;493}

sdscatlen

完整追加函数按 len 复制并显式维护长度；原始注释要求调用后改用返回的新指针。

CBSD-3-Clause（文件头完整许可）

src/sds.h7.2.0 · L51–L62

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51struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {52    uint8_t len; /* used */53    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */54    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */55    char buf[];56};57struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {58    uint16_t len; /* used */59    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */60    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */61    char buf[];62};

sdshdr8 / sdshdr16

两种实际头部都分开存储已用字节数 len 与不含头部、终止符的容量 alloc。

CBSD-3-Clause（文件头完整许可）

SDS 的长度不是字符数，也不靠最后一个零字节推导。此例不把所有大小的字符串追加笼统宣称为摊还 O(1)。

收益与取舍#

工程分析

带来的收益

显式长度支持包含零字节的二进制内容
取长度无需扫描正文
分离容量与逻辑长度，允许复用预留空间

付出的代价

头部元数据和预留容量增加空间占用
扩容可能改变地址，旧别名不能继续使用
调用方必须检查失败并正确更新句柄，不能把任意 char 指针当成 SDS

可比较的选择

以零结尾的 C 字符串接口普遍，但 strlen 需要扫描，且正文中零字节会截断字符串语义。

指针与长度的只读视图适合不拥有数据的切片，不负责动态扩容或储存生命周期。

版本与适用范围#

对应 Redis 7.2.0 的 SDS。sdshdr5 把短长度放在 flags 中且不记录空闲容量；这里展示的 len/alloc 分离来自其他头类型。二进制安全要求使用带长度的 API，sdscat 等 C 字符串接口仍使用 strlen。

参考来源#

源码、官方文档与原始论文

redis · sdshdr8 / sdslen / sdsavail

src/sds.h · sdshdr8 / sdslen / sdsavail

源码7.2.0

redis · sdscatlen / _sdsMakeRoomFor

src/sds.c · sdscatlen / _sdsMakeRoomFor