c語言識別字符串，c++判斷一個字符串里面有特殊符號_簡單動態字符串（SDS）

在 Redis 里面，C 字符串只會作為字符串字面量用在一些無須對字符串值進行修改的地方，比如打印日志。當 Redis 需要對一個被修改的字符串操作時，Redis 會使用 ?SDS 來表示字符串值，比如在 Redis 的數據庫里面，包含字符串值的鍵值對在底層都是由 SDS 實現的。例如 redis> set msg "hello world"

一，何謂 SDS

SDS(Simple Dynamic String)在 Redis 中被定義為一個結構

structsdshdr{intlen;// 記錄 buf 數組中已使用字節的數量，等于 SDS 所保存字符串的長度intfree;// 記錄 buf 數組中未使用字節的數量charbuf[];// 字節數組，用于保存字符串}

SDS 示例

c語言識別字符串？

• free 屬性值為0，表示這個 SDS 沒有分配任何未使用的空間;

• len 屬性值為5，表示這個 SDS 保存了一個五字節長的字符串;

• buf 數值是一個 char 類型的數組，數組前五個字節分別保存了 'R','e','d','i','s' 五個字符，而最后一個字節則保存了一個空字符;

c語言輸出字符串。二，SDS 與 C 字符串的區別

根據傳統，C 語言使用長度為 N +1 的字符數組來表示長度為 N 的字符串，并且字符數組的最后一個元素總是空字符 '\0'；

2.1 獲取字符串的長度

C 語言中獲取字符串的長度，需要程序遍歷整個字符串，直到遇到代表字符串結尾的空字符為止，這個操作的復雜度為O(N)；比如，如果想獲取字符串 "Redis" 的長度，在 C 中是按照如下過程操作的。

與 C 語言不同的是，SDS 中有一個屬性 len，專門用于記錄字符串的屬性，并且該屬性值是由 SDS API 自動計算完成的，我們在使用時只需去讀取該值即可。這樣復雜度就變為 O(1)；比如獲取字符串 "hello,world" 的長度只需讀取 len 屬性即可。

小結：就獲取字符串的長度而言， SDS 顯然比 C 更具優勢。

c++讀取字符串中的某個字符。2.2 杜絕緩沖區溢出

舉例，char *strcat(char *dest, const char *src) 是 C 語言中的函數，用于將 src 字符串拼接到 dest 字符串的末尾，因為 C 字符串不記錄自身的 長度，所以 strcat 假定用戶在執行這個函數時，已經為 dest 分配了足夠多的內存，可以容納 src 字符串中的所有內容，而一旦這個假設不成立時就會產生緩存溢出。假設有兩個在內存中緊鄰的C字符串 s1 和 s2，其中 s1 保存了字符串 "Redis"，而 s2 保存了字符串 "MongoDB"，如圖所示：

如果用戶在未提前分配內存的情況下執行 strcat(s1, " Cluster") ，那么將會導致 s1 的數據溢出到 s2 所在的內存空間中，導致 s2 的數據被修改；

針對上面可能造成的問題，SDS 做了如下修改：當 SDS API 需要對 SDS 進行修改時，API 會先檢查 SDS 的空間會否滿足所需，不滿足情況下 API 會自動將 SDS 的空間擴展至執行修改所需的大小，然后才執行實際的修改操作。這樣在不需要用戶自己操作的情況下避免了內存溢出的發生。

2.3 操作字符串時的內存分配策略

C 語言中對字符串的增減都需要對這個字符串數組進行內存重新分配。如果是增長字符串的操作，那么在操作之前，需要先通過內存重分配來擴展底層數組的大小，否則就會產生緩沖區溢出。如果是縮短字符串的操作，那么在操作之前，需要先通過內存重新分配來釋放不再使用的那部分空間，否則就會產生內存泄漏。因為內存的重新分配涉及復雜的算法，并且可能需要執行系統調用，所以它通常是一個比較耗時的操作。在一般程序中，如果修改字符串的長度的情況不太常見，那么每次修改就執行一次內存重分配是可以接受的。但是 Redis 作為數據庫，數據被頻繁修改是很常見的，此時如果每次都執行內存重新分配的話，將會對性能造成不小的影響。為了避免 C 中的上述缺陷，SDS 定義了未使用空間屬性。在 SDS 中，buf 數組的長度不一定就是字符數量 + 1，數組里面可以包含未使用的字節，而這些未使用的字節數量就由 SDS 的 free 屬性記錄。基于該屬性 SDS 實現了空間預分配和惰性分配空間釋放兩種優化策略。

2.3.1. 空間預分配

當 SDS 字符串增長時，SDS 的 API 不僅會為 SDS 分配修改所必須要的空間，還會為 SDS 分配額外的未使用空間。如果對 SDS 進行修改后，SDS 的 len 小于 1MB，那么程序將會分配和 len 屬性同樣大小的未使用空間即 free = len，buf 的實際長度將是 len + free + 1；如果對 SDS 修改之后的長度大于等于 1MB，那么程序將會分配 1MB 的未使用空間。此時 buf 的實際長度是 len + 1MB + 1byte。通過這種分配策略，SDS 將連續增長 N 次字符串所需要的內存重分配次數從必定 N 次降為 最多 N 次。

2.3.2 惰性空間釋放

當 SDS 字符串縮短時，SDS 的 API 不會立即使用內存重分配來回收縮短后多出來的字節，而是使用 free 屬性將這些字節的數量記錄下來，并等待將來使用。舉例，將長度為 11 個字符的字符串 "XYXaYYbcXYY" 中的 "X" 和 "Y" 字符全部去掉；

執行完縮短操作之后的結果如圖所示：

可知，SDS 并沒有釋放因為去掉 "X" 和 "Y" 所多出來的 8 字節空間，而是將這 8 字節空間作為未使用空間保留在了 SDS 里面，如果將來對 SDS 進行增長操作的話，可以直接使用這些未使用空間。為了避免惰性空間釋放策略造成的內存浪費，SDS 提供了相應的 API，讓我們在需要時通過這些 API 釋放未使用的空間。

2.4 二進制安全

C 中字符編碼必須符合某種編碼(比如ASCII)，并且除了字符串的末尾之外，字符串里面不能包含空字符，因為 C 語言中默認以 \0 作為字符串的結尾。這使得 C 字符串只能用來保存文本數據，而像圖片，音頻，視頻，壓縮文件等這樣的二進制數據則不能被保存。而 SDS 中判斷字符串是否結束的標志是 len 屬性而不是 \0，這使得 Redis 可以存儲任何二進制數據。

2.5 總結

C 字符串	SDS
獲取字符串長度的復雜度為 O(N)	獲取字符串長度的復雜度為 O(1)
API 不安全，可能造成緩存區溢出	API 是安全的，不會造成緩存區溢出
修改 N 次字符串必然需要 N 次內存重新分配	修改 N 次字符串最對需要 N 次內存重新分配
只能保存文本數據	可以保存文本數據或二進制數據
可以使用中的所有函數	可以使用中的部分函數?

2020年10月28日于將臺