PHP 语法六数组使用及内部结构
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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