PHP数组内存利用率低和弱类型详细解读
这两天任务提前完成，可以喘口气沉淀一下，深入学习学习PHP。其实本来是想了解一下PHP性能优化相关的东西，但被网上的一句“PHP数组内存利用率低，C语言100MB的内存数组，PHP里需要1G”惊到了。PHP真的这么耗内存么？于是借此机会了解了PHP的数据类型实现方式。
先来做个测试：
';
$start=memory_get_usage();
$a=Array();
for($i=0;$i<1000;$i++){
$a[$i]=$i+$i;
}
$end=memory_get_usage();
echomemory_get_usage(),'
';
echo'argv:',($end-$start)/1000,'bytes','
';
所得结果：
353352
437848
argv:84.416bytes
1000个元素的整数数组耗费内存(437848-353352)字节，约合82KB，也就是说每个元素所占内存84字节。在C语言中，一个int占位是4字节，整体相差了20倍。
但是网上又说memery_get_usage()返回的结果不全是数组占用，还包括PHP本身的一些结构，因此，换种方式，采用PHP内置函数生成数组试试：
';
输出为：
argv:54.5792byte
比刚才略好，但也54字节，确实差了10倍左右。
究其原因，还得从PHP的底层实现说起。PHP是一种弱类型的语言，不分int，double，string之类的，统一一个'$'就能解决所有问题。PHP底层由C语言实现，每个变量都对应一个zval结构，其详细定义为：
typedefstruct_zval_structzval;
struct_zval_struct{
/*Variableinformation*/
zvalue_valuevalue;/*Thevalue112字节(32位机是12，64位机需要8+4+4=16)*/
zend_uintrefcount__gc;/*Thenumberofreferencestothisvalue(forGC)4字节*/
zend_uchartype;/*Theactivetype1字节*/
zend_ucharis_ref__gc;/*Whetherthisvalueisareference(&)1字节*/
};
PHP使用union结构来存储变量的值，zval中zvalue_value类型的value变量即为一个union，定义如下：
typedefunion_zvalue_value{
longlval;/*longvalue*/
doubledval;/*doublevalue*/
struct{/*stringvalue*/
char*val;
intlen;
}str;
HashTable*ht;/*hashtablevalue*/
zend_object_valueobj;/*objectvalue*/
}zvalue_value;
union类型占用内存的大小有其最大的成员所占的数据空间决定。在zvalue_value中，str结构体的int占4字节，char指针占4字节，故整个zvalue_value所占内存为8字节。
zval的大小即为8+4+1+1=14字节。
注意到zvalue_value中还有一个HashTable是做什么的？zval中，数组、字符串和对象还需要另外的存储结构，数组的存储结构即为HashTable。
HashTable定义给出：
typedefstruct_hashtable{
uintnTableSize;//表长度，并非元素个数
uintnTableMask;//表的掩码，始终等于nTableSize-1
uintnNumOfElements;//存储的元素个数
ulongnNextFreeElement;//指向下一个空的元素位置
Bucket*pInternalPointer;//foreach循环时，用来记录当前遍历到的元素位置
Bucket*pListHead;
Bucket*pListTail;
Bucket**arBuckets;//存储的元素数组
dtor_func_tpDestructor;//析构函数
zend_boolpersistent;//是否持久保存。从这可以发现，PHP数组是可以实现持久保存在内存中的，而无需每次请求都重新加载。
unsignedcharnApplyCount;
zend_boolbApplyProtection;
}HashTable;
除了几个记录table大小，所含元素数量的属性变量外，Bucket被多次使用到，Bucket是如何定义的：
typedefstructbucket{
ulongh;//数组索引
uintnKeyLength;//字符串索引的长度
void*pData;//实际数据的存储地址
void*pDataPtr;//引入的数据存储地址
structbucket*pListNext;
structbucket*pListLast;
structbucket*pNext;//双向链表的下一个元素的地址
structbucket*pLast;//双向链表的下一个元素地址
chararKey[1];/*Mustbelastelement*/
}Bucket;
有点像一个链表，Bucket就像是一个链表节点，有具体的数据和指针，而HashTable就是一个array，保存着一串Bucket元素。PHP中多维数组的实现，不过就是Bucket里面存着另一个HashTable罢了。
算一算HashTable需要占用39个字节，Bucket需要33个字节。一个空的数组就需要占用14+39+33=86个字节。Bucket结构需要33个字节，键长超过四个字节的部分附加在Bucket后面，而元素值很可能是一个zval结构，另外每个数组会分配一个由arBuckets指向的Bucket指针数组，虽然不能说每增加一个元素就需要一个指针，但是实际情况可能更糟。这么算来一个数组元素就会占用54个字节，与上面的估算几乎一样。
从空间的角度来看，小型数组平均代价较大，当然一个脚本中不会充斥数量很大的小型数组，可以以较小的空间代价来获取编程上的快捷。但如果将数组当作容器来使用就是另一番景象了，实际应用经常会遇到多维数组，而且元素居多。比如10k个元素的一维数组大概消耗540k内存，而10kx10的二维数组理论上只需要6M左右的空间，但是按照memory_get_usage的结果则两倍于此，[10k,5,2]的三维数组居然消耗了23M，小型数组确实是划不来的。
PHP数组内存利用率低的原因，讲到这里，接下来的文章将解读PHP数组操作的具体实现。
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