Redis没有直接使用C语言传统的字符串表示，而是自己构建了一种名为简单动态字符串（SDS）的抽象类型，并将其作为Redis的默认字符串表示，即Redis中包含字符串值的键值对在底层都是由SDS实现的。
1. SDS的定义
每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS的值，如下所示：
struct sdshdr {
//记录buf数组中已使用字节的数量，等于SDS保存的字符串长度
int len;
//记录buf数组中未使用字节的数量
int free;
//字节数组，用于保存字符串
char buf[];
};
SDS遵循C字符串以空字符结尾的管理，保存空字符的1字节空间不计算在SDS的len属性里面。为空字符分配1字节空间并添加到字符串末尾是由SDS函数自动完成，所以此空字符对于SDS使用者来说是透明的。遵循空字符结尾的好处是可以直接重用一部分C字符串函数库里面的函数。下面这个SDS示例中，为buf数组分配了五字节未使用空间，所以free属性为5。
2. SDS与C字符串的区别
2.1 常数复杂度获取字符串长度
要获取一个C字符串的长度，需要遍历整个字符串，但是SDS在len属性中记录了SDS本身的长度，所以获取一个SDS长度的复杂度仅为O(1)。
2.2 杜绝缓冲区溢出
C字符串不记录自身长度会容易造成缓冲区溢出。但SDS的空间分配策略杜绝了发生缓冲区溢出的可能性：当SDS API需要对SDS进行修改时，API会先检查SDS的空间是否满足修改所需的要求，如果不满足的话，API会自动将SDS的空间扩展至执行修改所需的大小，然后才执行实际的修改操作，所以使用SDS不需手动修改SDS的空间大小，也不会有缓冲区溢出问题。
2.3 减少修改字符串时带来的内存重分配次数
C字符串不记录自身长度，对于有N个字符的C字符串来说，底层实现总是一个N+1个字符长的数组（额外的保存空字符）。由于这种关系，所以每次增长或者缩短一个C字符串，程序总要对保存这个C字符串的数组进行一次内存重分配操作：
- 如果执行增长字符串操作（如拼接），那么在执行此操作前程序需通过内存重分配来扩展底层数组的空间大小，忘记则会发生缓冲区溢出。
- 如果执行缩短字符串操作（如截断），那么在执行才操作后，程序需要通过内存重分配来释放字符串不再使用的那部分空间，忘记则会发生内存泄漏。
因为内存重分配涉及复杂的算法，且可能需要执行系统调用，所以通常比较耗时。为避免这种缺陷，SDS通过未使用空间解除了字符串长度和底层数组长度之间的关联：在SDS中，buf数组的长度不一定就是字符数量加一，数组里面可以包含未使用的字节，而这些字节的数量就由SDS的free属性记录。
通过未使用空间，SDS实现了空间预分配和惰性空间释放两种优化策略。
空间预分配
空间预分配用于优化SDS的字符串增长操作：当要扩展SDS空间时，程序不仅会为SDS分配修改所必须要的空间，还会为SDS分配额外的未使用空间。额外分配的未使用空间数量由以下公式决定：
- 如果对SDS进行修改之后，SDS的长度（len属性的值）将小于1MB，那么程序分配和len属性同样大小的未使用空间，这时候SDS len属性的值将和free属性的值相同。
- 如果对SDS进行修改后，SDS的长度将大于等于1MB，那么程序会分配1MB的未使用空间。
通过空间预分配策略，redis可减少连续执行字符串增长操作所需的内存分配次数。当然在扩展SDS空间之前，SDS API会先检查未使用空间是否则沟，足够的话会直接使用未使用空间，而无需执行内存重分配。
惰性空间释放
惰性空间释放用于优化SDS的字符串缩短操作：当要缩短SDS保存的字符串时，程序并不立即使用内存重分配回收缩短后多出来的字节，而是使用free属性将这些字节的数量记录起来，并等待将来使用。
当然SDS也提供了相应的API，让我们可以再有需要时，真正地释放DS的未使用空间，所以不用担心惰性空间释放策略会造成内存浪费。
2.4 二进制安全
C字符串中的字符必须符合某种编码（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，否则最先被程序读入的空字符将被误认为是字符串结尾。但SDS的API都是二进制安全的，所有SDS API都会以处理二进制的方式来处理SDS存放在buf数组里的数据，程序不会对其中的数据做任何限制、过滤或者假设，数据在写入时是什么样的，它被读取时就什么样。
这也就是我们将SDS的buf属性称为字节数组的原因—redis不是用这个数组来保存字符，而是用它保存一系列二进制数据。
2.5 兼容部分C字符串函数
虽然SDS的API是二进制安全的，但它们一样遵循C字符串以空字符结尾的惯例：这些API总会将SDS保存的数据的末尾设置为空字符，并且总会在为buf数组分配空间时多分配一个字节来容纳这个空字符，这是为了让那些保存文本数据的SDS可以重用一部分<string.h>库定义的函数。
2.6 总结
| C字符串 | SDS |
|---|---|
| 获取字符串长度的复杂度为O(N) | 获取字符串长度的复杂度为O(1) |
| API是不安全的，可能会造成缓冲区溢出 | API是安全的，不会造成缓冲区溢出 |
| 修改字符串长度N次必然需要执行N次内存重分配 | 修改字符串长度N次最多需要执行N次内存重分配 |
| 只能保存文本数据 | 可以保存文本或二进制数据 |
| 可以使用所有<string.h>库中的函数 | 可以使用一部分<string.h>库中的函数 |
