PHP 语法六数组使用及内部结构

发布时间：2020-12-13 21:03:24 所属栏目：PHP教程来源：网络整理

导读：说明这里基于 php7.2.5 进行测试，php7 之后内部结构变化应该不是太大，但与 php5.X 有差别。我们今天学习 PHP 中的数组语法，数组在 PHP 中堪称万能结构，什么都能存什么都能放，非常灵活，因为 PHP 没有其他语言的如 map、list 等结构，PHParray 就够了。

说明

这里基于 php7.2.5 进行测试，php7 之后内部结构变化应该不是太大，但与 php5.X 有差别。我们今天学习 PHP 中的数组语法，数组在 PHP 中堪称万能结构，什么都能存什么都能放，非常灵活，因为 PHP 没有其他语言的如 map、list 等结构，PHParray 就够了。

们前面说变量的存储结构为 zval,值呢放在 zend_value 中，忘了的看这里

如何声明

$arr  = [];
$arr[1] = "hello";
$arr1 = ['name' => '愤怒的鸟'];

如何实现

数组的底层结构为 zend_array 也叫 HashTable，也就是通过对数组的 key 进行 hash 计算之后能直接获取 value 的地址，时间复杂度为 O (1) 那是很快的。

typedef struct _zend_array HashTable;

struct _zend_array {
    zend_refcounted_h gc;// 引用计数
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    flags,zend_uchar    nApplyCount,zend_uchar    nIteratorsCount,zend_uchar    consistency)
        } v;
        uint32_t flags;
    } u;
    uint32_t          nTableMask; // 中间映射计算
    Bucket           *arData; // 这里是真正存放数组元素的地方
    uint32_t          nNumUsed; // 已使用的bucket数量，可能包含已删除的元素
    uint32_t          nNumOfElements; // 数组中有效元素的数量
    uint32_t          nTableSize; // 数组的总容量
    uint32_t          nInternalPointer;
    zend_long         nNextFreeElement;// 数值索引的值
    dtor_func_t       pDestructor;
};

typedef struct _Bucket {
    zval              val; // 元素的值 实际是一个zval
    zend_ulong        h;  /* 数组key 经过hash计算得出的值 */              /* hash value (or numeric index)   */
    zend_string      *key;   /*元素的key*/           /* string key or NULL for numerics */
} Bucket;

我们知道数组的 key 可以是数字或者字符串，但是 PHP 中的数组是有序的，也就是跟插入顺序是保持一致的，那么是如何做到的。

结论：

key 在存入 bucket 之前先通过一个中间映射表保存 key 的位置，先对 key 进行 hash 计算然后与数组大小值进行取模运算得出这个 key 在中间表的位置，然后在中间表的位置存储这个 key 在 bucket 中的位置。如图

这里在 key 是字符串的时候需要进行 hash 计算，如果是数值就直接拿来用就行了。

插入元素

这个操作比较明晰了，先计算中间表的位置，再存储到 bucket

add_to_hash:
    // nMumUsed  Bucket的数量 ++
    idx = ht->nNumUsed++;
// 有效元素的数量 ++
    ht->nNumOfElements++;
    if (ht->nInternalPointer == HT_INVALID_IDX) {
        ht->nInternalPointer = idx;
    }
    zend_hash_iterators_update(ht,HT_INVALID_IDX,idx);
// arData的内存位置 给当前元素用
    p = ht->arData + idx;
// 设置bucket的key
    p->key = key;
    if (!ZSTR_IS_INTERNED(key)) {
        zend_string_addref(key);
        ht->u.flags &= ~HASH_FLAG_STATIC_KEYS;
        zend_string_hash_val(key);
    }
// 设置bucket的h值 ，这里其实是zend_string中的h 
    p->h = h = ZSTR_H(key);
// 设置bucket的val,ZVAL_COPY_VALUE(&p->val,pData);
// 在bucket中的位置
    nIndex = h | ht->nTableMask;
    Z_NEXT(p->val) = HT_HASH(ht,nIndex);
    HT_HASH(ht,nIndex) = HT_IDX_TO_HASH(idx);

    return &p->val;

查找元素

先自己思考一下我们在获取数组的值 $a [‘name’],是如何获取的，先用 key 计算 hash 值，拿到中间表的位置，再拿到 bucket 的位置，就能取到值了

// 拿到key的hash值
h = zend_string_hash_val(key);
    arData = ht->arData;
// 拿到中间表的位置
    nIndex = h | ht->nTableMask;
// 拿到bucket的位置
    idx = HT_HASH_EX(arData,nIndex);
// 这里先不看
    while (EXPECTED(idx != HT_INVALID_IDX)) {
        p = HT_HASH_TO_BUCKET_EX(arData,idx);
        if (EXPECTED(p->key == key)) { /* check for the same interned string */
            return p;
        } else if (EXPECTED(p->h == h) &&
             EXPECTED(p->key) &&
             EXPECTED(ZSTR_LEN(p->key) == ZSTR_LEN(key)) &&
             EXPECTED(memcmp(ZSTR_VAL(p->key),ZSTR_VAL(key),ZSTR_LEN(key)) == 0)) {
            return p;
        }
        idx = Z_NEXT(p->val);
    }

hash 冲突

hash 计算不可避免的在数据量大的时候有冲突的几率，一般一个常用方法是拉链法，也就是冲突元素串成链表，当 keyhash 冲突后遍历这个位置的链表，最终拿到匹配的 key,也就是上面的查找元素中 while 那一段，来看下 PHP hashTable 是如何处理的，我们还是分析上面那一段代码

上图

扩容

PHP 数组在初始化时不需要指定容量大小，也就是它是自动扩容的，如何实现呢。

结论：

如果插入元素时发现容量不够了，如果已删除的元素达到一定比例就重建索引，如果没有达到就会进行原大小 2 倍的扩容，然后复制元素到新数组。

IS_CONSISTENT(ht);
    HT_ASSERT_RC1(ht);

// 是否达到了这个值
    if (ht->nNumUsed > ht->nNumOfElements + (ht->nNumOfElements >> 5)) { /* additional term is there to amortize the cost of compaction */
        zend_hash_rehash(ht);
    } else if (ht->nTableSize < HT_MAX_SIZE) {    /* Let's double the table size */
    // 这里会扩容2倍
        void *new_data,*old_data = HT_GET_DATA_ADDR(ht);
    // 2倍
        uint32_t nSize = ht->nTableSize + ht->nTableSize;
        Bucket *old_buckets = ht->arData;
// 申请内存
        new_data = pemalloc(HT_SIZE_EX(nSize,-nSize),ht->u.flags & HASH_FLAG_PERSISTENT);
    // 设置一些属性
        ht->nTableSize = nSize;
        ht->nTableMask = -ht->nTableSize;
        HT_SET_DATA_ADDR(ht,new_data);
    // 复制buckets
        memcpy(ht->arData,old_buckets,sizeof(Bucket) * ht->nNumUsed);
    // 删除老bucket
        pefree(old_data,ht->u.flags & HASH_FLAG_PERSISTENT);
        zend_hash_rehash(ht);
    } else {
        zend_error_noreturn(E_ERROR,"Possible integer overflow in memory allocation (%u * %zu + %zu)",ht->nTableSize * 2,sizeof(Bucket) + sizeof(uint32_t),sizeof(Bucket));
    }

总结

PHP 数组底层是 hashTable,通过一个中间映射表实现顺序性，自动扩容，value 可以任何类型，key 可以是 int 也可以是 string

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（编辑：李大同）

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