边造 Redis 边学 C（一）：struct、C 字符串与第一次封装

2026-07-16

credis 是一个"边造边学 C"的开源项目：用纯 C 从零手写一个迷你键值数据库。上一篇（第 0 章）搭了骨架、画了 C 知识体系地图；这一篇它第一次有用了。

先看效果

$ make run
credis 0.1.0 —— 输入 SET/GET/DEL/COUNT,QUIT 退出
credis> SET name kerro
OK
credis> GET name
kerro
credis> SET greeting hello world
OK
credis> DEL name
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credis> GET name
(nil)

一个能存、能取、能删的内存键值库，交互像极简版 redis-cli。数据在内存里，退出就没——持久化是第 6 章的事。

代码从一个 main.c 长成了三个模块：

src/
├── main.c       REPL：读一行 → 执行 → 打印 → 循环
├── command.c/.h 命令层：把 "SET foo bar" 解析成动作
└── store.c/.h   存储层：键值对怎么存、怎么找

分层不是仪式感：第 4 章把键盘换成 TCP 连接时，command 和 store 一行都不用改。

存储层：故意用最笨的方案

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typedef struct {
    char key[64];
    char value[256];
    int used;   /* 槽位是否在用——删除就是把它清零 */
} Entry;

static Entry entries[128];

一个 struct 打包一个键值对，128 个槽的定长数组就是整个数据库，查找从头到尾挨个 strcmp。

为什么不直接上哈希表？因为你还没有痛过。 第 3 章我们会实测这个线性查找在几千个键时有多慢，到那时哈希表才是"解药"而不是"黑话"。教学项目最大的失败就是把高级方案直接糊你脸上，跳过"它到底解决了什么"。

这一章真正的主角：C 字符串的坑，一次踩全

C 没有字符串类型，只有"以 \0 结尾的字符数组"。这一章的每个坑都源于此：

坑 1：strcmp 相等时返回 0。 if (strcmp(a, b)) 的意思是"不相等时"——新手最常写反的一行。

坑 2：容量要给 \0 留位置。 strlen 不数结尾符，所以边界检查是 strlen(key) >= 64，不是 > 64。

坑 3：拷贝函数三兄弟，两个是陷阱。

strcpy：无边界检查，缓冲区溢出之源，禁用
strncpy：填满时不保证补 \0，坑过无数人
snprintf(dst, sizeof dst, "%s", src)：永远以 \0 结尾，用这个

坑 4：读输入用 fgets，永远不要用 gets。 后者不检查边界，C11 已经把它从标准库里除名了——一个函数能被标准踢出去，可见闯了多大祸。

strtok：很"C"的野蛮美学

解析 SET greeting hello world 这行输入：

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char *cmd   = strtok(line, " ");  // "SET"
char *key   = strtok(NULL, " "); // "greeting"
char *value = strtok(NULL, "");  // "hello world"（剩余整段，值允许带空格）

strtok 不分配任何新内存——它直接在原字符串里把分隔符改写成 \0，返回每段的起始指针。所以入参不能是 const，而且解析完原字符串就面目全非了。

第一次见会觉得野蛮，但这正是 C 的风格：不隐藏成本。上层语言的 split() 每次都在堆上造一个新数组；strtok 一次分配都没有，代价是你必须理解它对内存做了什么。这个"必须理解"就是学 C 的收益本身。

C 式封装：.h 是承诺，.c 是实现，static 是门锁

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/* store.h —— 只声明"能做什么" */
int store_set(const char *key, const char *value);
const char *store_get(const char *key);

/* store.c —— static 让数组只在本文件可见 */
static Entry entries[128];

别的模块 #include "store.h" 就能用存储层，但想绕过接口直接摸 entries 数组？编译器直接拦住——static 在文件作用域的含义就是"外部不可见"。

C 没有 class，但封装的三要素齐全：接口（.h）、实现（.c）、访问控制（static）。第 3 章换哈希表时 store.h 几乎不变，调用方无感知——这就是封装换来的自由。

错误处理：返回值 + 调用方必须检查

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#define STORE_OK           0
#define STORE_ERR_FULL   (-1)
#define STORE_ERR_TOOLONG (-2)

C 没有异常。store_set 用返回值报告结果，命令层 switch 逐一翻译成人话（(error) store is full）。检查每一个可能失败的调用——这个肌肉记忆从第 1 章开始练，后面 malloc、socket、文件 IO 全靠它。这是"写过 C"和"学过 C 语法"的另一条分水岭。

试一试（包括把它弄坏）

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git clone https://github.com/KerroKapple/credis.git && cd credis
make run

正常路径跑通后，故意打破它：SET 一个 100 字符的键、连续塞 129 个不同的键、只敲 SET 不带参数——错误路径也是行为的一部分，好软件的错误信息应该把话说清楚。

下一章预告

现在键和值的长度写死在编译期（64/256 字节），槽位只有 128 个——又浪费（短键也占满 64 字节）又僵硬（第 129 个键就存不进）。第 2 章引入 malloc/free：按实际内容分配内存，同时第一次直面 C 最著名的问题——这块内存，谁负责释放？

仓库在 github.com/KerroKapple/credis，每章一个 commit + 一篇 docs/ 教学文档。