php5数组与php7数组区别

http://ju.outofmemory.cn/entry/197064

http://www.fzb.me/2015-9-16-php7-implementation-hashtable.html

http://ju.outofmemory.cn/entry/154095

http://www.laruence.com/2009/08/23/1065.html

https://github.com/laruence/php7-internal/blob/master/zval.md

http://coolshell.cn/articles/11377.html

http://0x1.im/blog/php/Internal-value-representation-in-PHP-7-part-1.html

http://www.supmen.com/vnzdw8op3r.html

https://segmentfault.com/a/1190000004124429

http://www.csdn.net/article/2015-09-16/2825720

http://blog.jobbole.com/96689/

http://www.cnblogs.com/yanlingyin/archive/2011/12/07/2278961.html

http://blog.csdn.net/itianyi/article/details/8593391

http://www.laruence.com/2008/08/19/338.html

http://bestphper.com/archives/75

http://www.jianshu.com/p/9f1ae9840847

https://github.com/laruence/php7-internal/pull/28/files?diff=split#diff-0e5d955754f7e87c931aa5e4f669881eL44

php5数组的相关结构体

typedef struct _hashtable {  
    uint nTableSize;//4 哈希表中Bucket的槽的数量，初始值为8，每次resize时以2倍速度增长
    uint nTableMask;//4   nTableSize-1 ， 索引取值的优化
    uint nNumOfElements;//4  哈希表中Bucket中当前存在的元素个数，count()函数会直接返回此值
    ulong nNextFreeElement;//4  下一个数字索引的位置
    Bucket *pInternalPointer;   /* Used for element traversal 4*/  当前遍历的指针（foreach比for快的原因之一） 用于元素遍历
    Bucket *pListHead;//4  存储数组头元素指针
    Bucket *pListTail;//4  存储数组尾元素指针
    Bucket **arBuckets;//4  //指针数组,数组中每个元素都是指针 存储hash数组
    dtor_func_t pDestructor;//4   在删除元素时执行的回调函数，用于资源的释放 /* persistent 指出了Bucket内存分配的方式。如果persisient为TRUE，则使用操作系统本身的内存分配函数为Bucket分配内存，否则使用PHP的内存分配函数。*/
    zend_bool persistent;//1  
    unsigned char nApplyCount;//1  标记当前hash Bucket被递归访问的次数（防止多次递归）
    zend_bool bApplyProtection;//1  标记当前hash桶允许不允许多次访问，不允许时，最多只能递归3次
#if ZEND_DEBUG  
    int inconsistent;//4  
#endif  
} HashTable; 

typedef struct bucket {  
    ulong h;    /* Used for numeric indexing                4字节 */  对char *key进行hash后的值，或者是用户指定的数字索引值/* Used for numeric indexing */
    uint nKeyLength;    /* The length of the key (for string keys)  4字节 字符串索引长度，如果是数字索引，则值为0 */  
    void *pData;        /* 4字节 实际数据的存储地址，指向value，一般是用户数据的副本，如果是指针数据，则指向pDataPtr*/  //这里又是个指针，zval存放在别的地方
    void *pDataPtr;         /* 4字节 引用数据的存储地址，如果是指针数据，此值会指向真正的value，同时上面pData会指向此值 */  
    struct bucket *pListNext;  /* PHP arrays are ordered. This gives the next element in that order4字节 整个哈希表的该元素的下一个元素*/  
    struct bucket *pListLast;  /* and this gives the previous element           4字节 整个哈希表的该元素的上一个元素*/  
    struct bucket *pNext;      /* The next element in this (doubly) linked list     4字节 同一个槽，双向链表的下一个元素的地址 */  
    struct bucket *pLast;      /* The previous element in this (doubly) linked list     4字节 同一个槽，双向链表的上一个元素的地址*/  
    char arKey[1];            /* Must be last element   1字节 保存当前值所对于的key字符串，这个字段只能定义在最后，实现变长结构体*/  
} Bucket;

数组的初始化

ZEND_API int _zend_hash_init(HashTable *ht, uint nSize, hash_func_t pHashFunction,dtor_func_t pDestructor, zend_bool persistent ZEND_FILE_LINE_DC)
{
    uint i = 3;
    //...
    if (nSize >= 0x80000000) {
        /* prevent overflow */
        ht->nTableSize = 0x80000000;
    } else {
        while ((1U << i) < nSize) {
            i++;
        }
        ht->nTableSize = 1 << i;
    }
    // ...
    ht->nTableMask = ht->nTableSize - 1;
 
    /* Uses ecalloc() so that Bucket* == NULL */
    if (persistent) {
        tmp = (Bucket **) calloc(ht->nTableSize, sizeof(Bucket *));//sizeof(Bucket *)大小为4，也就是分配ht->nTableSise个指针
        if (!tmp) {
            return FAILURE;
        }
        ht->arBuckets = tmp;
    } else {
        tmp = (Bucket **) ecalloc_rel(ht->nTableSize, sizeof(Bucket *));
        if (tmp) {
            ht->arBuckets = tmp;
        }
    }
 
    return SUCCESS;
}

数组的插入、更新

ZEND_API int _zend_hash_add_or_update(HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void *pData, uint nDataSize, void **pDest, int flag ZEND_FILE_LINE_DC)
{
     //...省略变量初始化和nKeyLength <=0 的异常处理
 
    h = zend_inline_hash_func(arKey, nKeyLength);
    nIndex = h & ht->nTableMask;
 
    p = ht->arBuckets[nIndex];
    while (p != NULL) {
        if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) {
            if (!memcmp(p->arKey, arKey, nKeyLength)) { //  更新操作
                if (flag & HASH_ADD) {
                    return FAILURE;
                }
                HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
 
                //..省略debug输出
                if (ht->pDestructor) {
                    ht->pDestructor(p->pData);
                }
                UPDATE_DATA(ht, p, pData, nDataSize);
                if (pDest) {
                    *pDest = p->pData;
                }
                HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();
                return SUCCESS;
            }
        }
        p = p->pNext;
    }
 
    p = (Bucket *) pemalloc(sizeof(Bucket) - 1 + nKeyLength, ht->persistent);  //为Bucket分配内存,这时候的内存是不连续的,在print数组时,是在链表中挨个打印,内存地址是随机的,不能使用到内存的局部性
    if (!p) {
        return FAILURE;
    }
    memcpy(p->arKey, arKey, nKeyLength);
    p->nKeyLength = nKeyLength;
    INIT_DATA(ht, p, pData, nDataSize);
    p->h = h;
    CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(p, ht->arBuckets[nIndex]); //Bucket双向链表操作
    if (pDest) {
        *pDest = p->pData;
    }
 
    HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
    CONNECT_TO_GLOBAL_DLLIST(p, ht);    // 将新的Bucket元素添加到数组的链接表的最后面
    ht->arBuckets[nIndex] = p;
    HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();
 
    ht->nNumOfElements++;
    ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht);        /*  如果此时数组的容量满了，则对其进行扩容。*/
    return SUCCESS;
}

php5 bucket中的zval只是一個指針,因此還要多分配一個指針,而php7是直接在bucket中存儲zval

ht->nTableMask的大小为ht->nTableSize -1。这里使用&操作而不是使用取模，这是因为是相对来说取模操作的消耗和按位与的操作大很多。

nTableMask的作用就是将哈希值映射到槽位所能存储的索引范围内。例如：某个key的索引值是21，哈希表的大小为8，则mask为7，则求与时的二进制表示为： 10101 & 111 = 101 也就是十进制的5。因为2的整数次方-1的二进制比较特殊：后面N位的值都是1，这样比较容易能将值进行映射，如果是普通数字进行了二进制与之后会影响哈希值的结果。那么哈希函数计算的值的平均分布就可能出现影响。

由于php7中的bucket直接存储zval

例如

mystr = estrdup("Forty Five");
add_next_index_string(return_value, mystr);

ZEND_API int add_next_index_string(zval *arg, const char *str) /* {{{ */
{
    zval tmp;

    ZVAL_STRING(&tmp, str);
    return zend_hash_next_index_insert(Z_ARRVAL_P(arg), &tmp) ? SUCCESS :     FAILURE;
}

#define ZVAL_STRINGL(z, s, l) do {                \
    ZVAL_NEW_STR(z, zend_string_init(s, l, 0));        \
} while (0)

//zend_string_init 本身是从堆中分配的内存
static zend_always_inline zend_string *zend_string_init(const char *str, size_t len, int persistent)
{
    zend_string *ret = zend_string_alloc(len, persistent);

    memcpy(ZSTR_VAL(ret), str, len);
    ZSTR_VAL(ret)[len] = '\0';
    return ret;
}

static zend_always_inline zend_string *zend_string_alloc(size_t len, int persistent)
{
    zend_string *ret = (zend_string *)pemalloc(ZEND_MM_ALIGNED_SIZE(_ZSTR_STRUCT_SIZE(len)), persistent);

    GC_REFCOUNT(ret) = 1;

    /* optimized single assignment */
    GC_TYPE_INFO(ret) = IS_STRING | ((persistent ? IS_STR_PERSISTENT : 0) << 8);

    zend_string_forget_hash_val(ret);
    ZSTR_LEN(ret) = len;
    return ret;
}

#define ZVAL_NEW_STR(z, s) do {                    \
        zval *__z = (z);                        \
        zend_string *__s = (s);                    \
        Z_STR_P(__z) = __s;                        \
        Z_TYPE_INFO_P(__z) = IS_STRING_EX;        \
    } while (0)


struct _zend_string {
    zend_refcounted_h gc;
    zend_ulong        h;                /* hash value */
    size_t            len;
    char              val[1];
};

php7数组结构体

typedef struct _HashTable { 
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_3(
                zend_uchar    flags,
                zend_uchar    nApplyCount,  /* 循环遍历保护 */
                uint16_t      reserve)
        } v;
        uint32_t flags;
    } u;
    uint32_t          nTableSize;           /* hash表的大小 HashTable的大小，始终为2的指数（8,16,32,64...）。最小为8，最大值根据机器不同而不同*/

    uint32_t          nTableMask;           /* 掩码,用于根据hash值计算存储位置,永远等于nTableSize-1 */
    uint32_t          nNumUsed;             /* arData数组已经使用的数量 */
    uint32_t          nNumOfElements;       /* hash表中元素个数 */
    uint32_t          nInternalPointer;     /* 用于HashTable遍历 */
    zend_long         nNextFreeElement; /* 下一个空闲可用位置的数字索引 */
    Bucket           *arData;               /* 存放实际数据 */
    uint32_t         *arHash;               /* Hash表 */
    dtor_func_t       pDestructor;          /* 析构函数 */
} HashTable;

typedef struct _Bucket {
    zval              val;  
    zend_ulong        h;                /* hash value (or numeric index)   */
    zend_string      *key;              /* string key or NULL for numerics */
} Bucket;

存储中，最关键的两个是两个指针*arData和*arHash。其中，arData是Bucket的实际存储位置，在HashTable初始化的时候，会分配一块连续的能连续存放nTableSize个Bucket的内存，因此在使用时可以将其当作数组访问：arData[0], arData1……；arHash是一个nTableSize大小的数组，元素的key在hash之后落在0~(nTableSize-1)之间，这个数组是arData的索引，用于根据hash值迅速找到其对应的元素。

数组初始化

ZEND_API void ZEND_FASTCALL _zend_hash_init(HashTable *ht, uint32_t nSize, dtor_func_t pDestructor, zend_bool persistent ZEND_FILE_LINE_DC)
{
    GC_REFCOUNT(ht) = 1;
    GC_TYPE_INFO(ht) = IS_ARRAY;
    ht->u.flags = (persistent ? HASH_FLAG_PERSISTENT : 0) | HASH_FLAG_APPLY_PROTECTION | HASH_FLAG_STATIC_KEYS;
    ht->nTableSize = zend_hash_check_size(nSize);
    ht->nTableMask = HT_MIN_MASK;
    HT_SET_DATA_ADDR(ht, &uninitialized_bucket); //在這裏已經為ht->arData分配內存,而有些文章上說在這個函數裏,ht->arData不會被初始化
    ht->nNumUsed = 0;
    ht->nNumOfElements = 0;
    ht->nInternalPointer = HT_INVALID_IDX;
    ht->nNextFreeElement = 0;
    ht->pDestructor = pDestructor;
}

#define HT_SET_DATA_ADDR(ht, ptr) do { \
        (ht)->arData = (Bucket*)(((char*)(ptr)) + HT_HASH_SIZE((ht)->nTableMask)); \ 最少分配8个bucket
    } while (0)

插入，更新

static zend_always_inline zval *_zend_hash_add_or_update_i(HashTable *ht, zend_string *key, zval *pData, uint32_t flag ZEND_FILE_LINE_DC)
{
    zend_ulong h;
    uint32_t nIndex;
    uint32_t idx;
    Bucket *p;

    IS_CONSISTENT(ht);

    if (UNEXPECTED(!(ht->u.flags & HASH_FLAG_INITIALIZED))) {   /* 检查hashtable是否初始化 */
        CHECK_INIT(ht, 0);
        goto add_to_hash; 
    } else if (ht->u.flags & HASH_FLAG_PACKED) {    /* ? */
        zend_hash_packed_to_hash(ht);
    } else if ((flag & HASH_ADD_NEW) == 0) {    /* 新增 */
        p = zend_hash_find_bucket(ht, key); /* 根据key查是否已经存在 */

        if (p) {    /* 当前的key已经存在 */
            zval *data;

            if (flag & HASH_ADD) {  /* key已经存在产生添加冲突，退出 */
                return NULL;
            }
            ZEND_ASSERT(&p->val != pData);  /* key存在的情况下，值不一样做更新操作 */
            data = &p->val;
            if ((flag & HASH_UPDATE_INDIRECT) && Z_TYPE_P(data) == IS_INDIRECT) {
                data = Z_INDIRECT_P(data);
            }
            HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
            if (ht->pDestructor) {
                ht->pDestructor(data);  /* 释放掉原来的data */
            }
            ZVAL_COPY_VALUE(data, pData);   /* 将新的pData值复制给原来的data */
            HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();
            return data;
        }
    }

    ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht);        /* If the Hash table is full, resize it */

add_to_hash:
    HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
    idx = ht->nNumUsed++;   /* 已使用计数+1，并且用老的位置来做为索引 */
    ht->nNumOfElements++;   /* 元素个数加1 */
    if (ht->nInternalPointer == INVALID_IDX) {
        ht->nInternalPointer = idx;
    }
    p = ht->arData + idx;   /* 指针加法移位 */
    p->h = h = zend_string_hash_val(key);   /* 计算key的hash值 */
    p->key = key;
    zend_string_addref(key);
    ZVAL_COPY_VALUE(&p->val, pData);
    nIndex = h & ht->nTableMask;    /* 与tablemask进行计算得出hash索引 */
    Z_NEXT(p->val) = ht->arHash[nIndex];    /* 新的元素的hash冲突链表的next指向当前冲突链表的首部元素 */
    ht->arHash[nIndex] = idx;       /* 新的元素放到当前hash冲突链表的头部 */
    HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();

    return &p->val;
}

#define Z_NEXT(zval)        (zval).u2.next

php计算hash

static inline ulong zend_inline_hash_func(const char *arKey, uint nKeyLength)
{
register ulong hash = 5381;

/* variant with the hash unrolled eight times */
for (; nKeyLength >= 8; nKeyLength -= 8) {
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
    hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;
}
switch (nKeyLength) {
    case 7: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */
    case 6: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */
    case 5: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */
    case 4: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */
    case 3: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */
    case 2: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */
    case 1: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; break;
    case 0: break;
EMPTY_SWITCH_DEFAULT_CASE()
}
return hash;
}

相对于apache等其他软件使用的time33算法而言，PHP并没有直接乘33，而是使用的hash << 5 + hash，这样比乘法速度更快。从这个函数可以看出来PHP鼓励hash字符串的长度小于等于8位，一般也不会有人把key的长度设置的超过8位吧。说白了就是以空间换时间，哈希的字符串长度大于8位时一次for循环就执行了8次hash

hash的初始值设置成了5381, 相比在Apache中的times算法和Perl中的Hash算法(都采用初始hash为0), 为什么是5381?
这是个神奇的数字，集素数、奇数、缺数为一身，而且它的二进制也很独特。在测试中，5381可以导致哈希碰撞更少，避免雪崩。

case后面的常量表达式实际上只起语句标号作用,而不起条件判断作用,即"只是开始执行处的入口标号". 因此,一旦与switch后面圆括号中表达式的值匹配,就从此标号处开始执行,而且执行完一个case后面的语句后,若没遇到break语句,就自动进入下一个case继续执行,而不在判断是否与之匹配,直到遇到break语句才停止执行,退出break语句.因此,若想执行一个case分之后立即跳出 switch语句,就必须在此分支的最后添加一个break语句.

HashTable的大小，始终为2的指数（8,16,32,64...）。最小为8，最大值根据机器不同而不同

posted @ 2019-03-22 11:11 taek 阅读(2346) 评论(0) 编辑收藏举报

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php5数组与php7数组区别

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