php数组的底层是怎么实现的

2023-05-19 19:06

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PHP是一门流行的编程语言，尤其是在Web开发中得到广泛应用。在PHP中，数组是一个非常重要的数据结构，可以用来存储和操作数据。然而，很多PHP开发者对数组的内部实现并不了解。本文将深入探讨PHP数组的底层实现，以帮助开发者更好地使用和优化PHP数组。

一、PHP数组的基本介绍

在PHP中，数组是一种无序的、可变长度的数据容器，可以存储任意类型的数据。PHP数组有两种类型：索引数组和关联数组。索引数组用数字作为索引来访问元素，而关联数组用字符串作为索引来访问元素。以下是两种类型的数组的定义方式：

$indexArray = array('apple', 'orange', 'banana');
$assocArray = array('name' => 'Tom', 'age' => 18);

访问数组元素的方式如下：

$indexArray[0] // 访问索引为0的元素
$assocArray['name'] // 访问键为'name'的元素

数组也支持添加、修改和删除元素等操作：

$indexArray[] = 'grape'; // 添加一个新元素
$indexArray[0] = 'cherry'; // 修改索引为0的元素
unset($indexArray[1]); // 删除索引为1的元素

二、PHP数组的内部实现

PHP数组的底层实现是HashTable。HashTable是一个哈希表，它的作用是将键值对映射到一个特定的索引上。PHP数组采用了C语言的结构体来实现HashTable，以下是它的结构体：

typedef struct _hashtable {
   unsigned int nTableMask;
   Bucket *arBuckets;
   unsigned int nNumOfElements;
   unsigned int nNextFreeElement;
   dtor_func_t pDestructor;
   zend_bool persistent;
   unsigned char nApplyCount;
   zend_bool bApplyProtection;
#ifdef ZEND_HASH_STATISTICS
   ulong       nTableSize;
   ulong       nTableMaskUsed;
   uint        nNumOfCollisions;
   uint        nNumOfChecks;
   uint        nNumOfInserts;
   uint        nNumOfInconsistentInserts;
   uint        nNumOfFailedExpands;
#endif
} HashTable;

上述结构体中，nTableMask表示哈希表的大小，arBuckets是一个Bucket数组，存储着所有的数据。Bucket则是一个链表结构，用于解决哈希冲突。nNumOfElements表示哈希表中元素的个数，nNextFreeElement表示下一个空闲的元素的索引。pDestructor是一个回调函数，用于在删除元素时处理元素的值。persistent表示哈希表是否是持久化的。nApplyCount和bApplyProtection用于支持并发访问。ZEND_HASH_STATISTICS则是一些用于调试的统计信息。

PHP数组的底层实现可以分为三个部分：

哈希函数

哈希函数是将数组键映射到哈希表中的索引的关键。PHP数组使用了一些不同的哈希函数以保证散列尽量均匀。哈希函数通常使用数组键计算一个哈希值，然后把这个值压缩到哈希表的大小范围内。以下是PHP数组使用的哈希函数：

ZEND_HASH_FUNC(joaat)
ZEND_HASH_FUNC(fnv)
ZEND_HASH_FUNC(djb2)
ZEND_HASH_FUNC(php)
ZEND_HASH_FUNC(sha1)

存取操作

PHP数组的存取操作通常包括查询、添加、修改和删除元素等操作。访问一个元素时，PHP数组首先使用哈希函数计算出该元素的哈希值，然后根据这个哈希值找到对应的Bucket。如果这个Bucket已经有元素了，PHP数组就会遍历整个链表，查找对应的元素。如果找到了这个元素，就直接返回它的值。否则，就使用nNextFreeElement来进行新元素的插入操作，在合适的Bucket上创建一个新的Bucket，并把这个新元素插入到链表的尾端。