揭秘 Redis 字符串：C++ 程序员的面试加分项 SDS

// 伪代码：SDS 的核心结构
struct sdshdr {
    // ✅ 已用长度：记录 buf 中已占用的字节数
    unsigned int len;

    // ✅ 剩余空间：记录 buf 中还剩多少空闲字节
    unsigned int free;

    // ➡️ 真实数据：字节数组，真正存储字符串内容
    char buf[];
};

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring> // for memcpy, strlen

// 蓝图：一个简化版的 SDS
class SimpleSDS {
private:
    unsigned int len_;      // ✍️ 记录当前长度
    unsigned int capacity_; // 🏠 记录房子总大小 (len + free)
    char* buf_;             // 📦 存放真实数据

public:
    // 构造函数：如何“出生”
    SimpleSDS(const char* init_str = "");

    // 析构函数：如何“善后”
    ~SimpleSDS();

    // 核心功能：如何拼接字符串
    void append(const char* t);

    // 辅助功能
    size_t length() const { return len_; }
    const char* c_str() const { return buf_; }
};

// 构造函数：初始化我们的“智能字符串”
SimpleSDS::SimpleSDS(const char* init_str) {
    len_ = strlen(init_str);
    capacity_ = len_; // 刚出生时，容量不多不少，正好等于长度
    buf_ = new char[capacity_ + 1]; // +1 是为了给末尾的 '\0' 留个位置
    memcpy(buf_, init_str, len_);
    buf_[len_] = '\0'; // 兼容 C 风格函数，让 printf 也能用
    std::cout << "✅ 构造: \"" << buf_ << "\", len: " << len_ << ", cap: " << capacity_ << std::endl;
}

// 析构函数：别忘了释放内存
SimpleSDS::~SimpleSDS() {
    delete[] buf_;
}

// 拼接字符串：见证奇迹的时刻
void SimpleSDS::append(const char* t) {
    size_t t_len = strlen(t);

    // 1. 🧐 检查房子够不够住 (capacity - len 是剩余空间 free)
    if (capacity_ - len_ < t_len) {
        // 2. 🤯 不够？换个大别墅！(这里采用双倍扩容策略)
        //    这是 SDS 空间预分配策略的简化版
        capacity_ = (len_ + t_len) * 2;
        char* new_buf = new char[capacity_ + 1];

        // 搬家：把旧数据复制到新房子
        memcpy(new_buf, buf_, len_);
        delete[] buf_; // 别忘了拆掉旧房子
        buf_ = new_buf;

        std::cout << "🚀 扩容! 新容量: " << capacity_ << std::endl;
    }

    // 3. 🚚 把新数据放进来
    memcpy(buf_ + len_, t, t_len);
    len_ += t_len;
    buf_[len_] = '\0'; // 再次确保以 '\0' 结尾

    std::cout << "➕ 拼接后: \"" << buf_ << "\", len: " << len_ << ", cap: " << capacity_ << std::endl;
}

// 为了让代码块能独立运行，我们将类的定义和实现放在一起
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>

class SimpleSDS {
private:
    unsigned int len_;
    unsigned int capacity_;
    char* buf_;

public:
    SimpleSDS(const char* init_str = "") {
        len_ = strlen(init_str);
        capacity_ = len_;
        buf_ = new char[capacity_ + 1];
        memcpy(buf_, init_str, len_);
        buf_[len_] = '\0';
        std::cout << "✅ 构造: \"" << buf_ << "\", len: " << len_ << ", cap: " << capacity_ << std::endl;
    }

    ~SimpleSDS() {
        delete[] buf_;
    }

    void append(const char* t) {
        size_t t_len = strlen(t);
        if (capacity_ - len_ < t_len) {
            capacity_ = (len_ + t_len) * 2;
            char* new_buf = new char[capacity_ + 1];
            memcpy(new_buf, buf_, len_);
            delete[] buf_;
            buf_ = new_buf;
            std::cout << "🚀 扩容! 新容量: " << capacity_ << std::endl;
        }
        memcpy(buf_ + len_, t, t_len);
        len_ += t_len;
        buf_[len_] = '\0';
        std::cout << "➕ 拼接后: \"" << buf_ << "\", len: " << len_ << ", cap: " << capacity_ << std::endl;
    }

    size_t length() const { return len_; }
    const char* c_str() const { return buf_; }
};

int main() {
    SimpleSDS s("Hello");
    s.append(", World!");
    s.append(" This is a long string to trigger reallocation.");
    return 0;
}

✅ 构造: "Hello", len: 5, cap: 5
🚀 扩容! 新容量: 26
➕ 拼接后: "Hello, World!", len: 13, cap: 26
🚀 扩容! 新容量: 104
➕ 拼接后: "Hello, World! This is a long string to trigger reallocation.", len: 52, cap: 104