PHP扩展开发-数组的使用以及HashTable简介
- WBOYOriginal
- 2016-06-13 10:54:341207browse
1 数组
本节我们讲一下php的数组，在php中，数组使用HashTable实现的。本节中我们先详细的介绍一下HashTable，然后再讲讲如何使用HastTable
1.1 变长结构体
所谓的变长结构体，其实是我们C语言结构体的一种特殊用法，并没有什么新奇之处。我们先来看一下变长结构体的一种通用定义方法。
typedef struct bucket {
int n;
char key[30];
char value[1];
} Bucket;
我们定义了一个结构体Bucket，我们希望用这个结构体存放学生的个人简介。其中key用来存在学生的姓名，value用来存放学生的简介。大家可能很好奇，我们的value声明了长度为1. 1个char能存多少信息呀？
其实，对于变长结构体，我们在使用的使用不能直接定义变量，例如：Bucket bucket; 您要是这样使用，value肯定存储不了多少信息。对于变长结构体，我们在使用的时候需要先声明一个变长结构体的指针，然后通过malloc函数分配函数空间，我们需要用到的空间长度是多少，我们就可以malloc多少。通用的使用方法如下：
Bucket* pBucket;
pBucket = malloc(sizeof(Bucket) + n * sizeof(char));
其中n就是你要使用value的长度。如果这样使用的话，value指向的字符串不久变长了吗！
1.2 Hashtable简介
我们先看一下HashTable的定义
struct _hashtable;
typedef struct bucket {
ulong h;//当元素是数字索引时使用
uint nKeyLength;//当使用字符串索引时，这个变量表示索引的长度，索引（字符串）保存在最后一个元素aKey
void *pData;//用来指向保存的数据，如果保存的数据是指针的话，pDataPtr就指向这个数据，pData指向pDataPtr
void *pDataPtr;
struct bucket *pListNext; //上一个元素
struct bucket *pListLast; //下一个元素
struct bucket *pNext; //指向下一个bucket的指针
struct bucket *pLast; //指向上一个bucket的指针
char arKey[1]; //必须放在最后，主要是为了实现变长结构体
} Bucket;
typedef struct _hashtable {
uint nTableSize; //哈希表的大小
uint nTableMask; //数值上等于nTableSize- 1
uint nNumOfElements; //记录了当前HashTable中保存的记录数
ulong nNextFreeElement; //指向下一个空闲的Bucket
Bucket *pInternalPointer; //这个变量用于数组反转
Bucket *pListHead; //指向Bucket的头
Bucket *pListTail; //指向Bucket的尾
Bucket **arBuckets;
dtor_func_t pDestructor; //函数指针，数组增删改查时自动调用，用于某些清理操作
zend_bool persistent; //是否持久
unsigned char nApplyCount;
zend_bool bApplyProtection; //和nApplyCount一起起作用，防止数组遍历时无限递归
#if ZEND_DEBUG
int inconsistent;
#endif
} HashTable;
希望大家能好好看看上面的定义，有些东西我将出来反而会说不明白，不如大家看看代码浅显明了。PHP的数组，其实是一个带有头结点的双向链表，其中HashTable是头，Bucket存储具体的结点信息。
1.3 HashTable内部函数分析
1.3.1 宏HASH_PROTECT_RECURSION
#defineHASH_PROTECT_RECURSION(ht) \
if ((ht)->bApplyProtection) { \
if ((ht)->nApplyCount++ >= 3){ \
zend_error(E_ERROR, "Nestinglevel too deep - recursive dependency?"); \
} \
}
这个宏主要用来防止循环引用。
1.3.2 宏ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE
#defineZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht) \
if ((ht)->nNumOfElements >(ht)->nTableSize) { \
zend_hash_do_resize(ht); \
}
这个宏的作用是检查目前HashTable中的元素个数是否大于了总的HashTable的大小，如果个数大于了HashTable的大小，那么我们就重新分配空间。我们看一下zend_hash_do_resize
static int zend_hash_do_resize(HashTable *ht)
{
Bucket **t;
IS_CONSISTENT(ht);
if ((ht->nTableSize 0) { /* Let's double the table size */
t = (Bucket**) perealloc_recoverable(ht->arBuckets,
(ht->nTableSize persistent);
if (t) {
HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
ht->arBuckets = t;
ht->nTableSize = (ht->nTableSize
ht->nTableMask = ht->nTableSize - 1;
zend_hash_rehash(ht);
HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();
return SUCCESS;
}
return FAILURE;
}
return SUCCESS;
}
从上面的代码中我们可以看出，HashTable在分配空间的时候，新分配的空间等于原有空间的2倍。
1.3.3 函数 _zend_hash_init
这个函数是用来初始化HashTable的，我们先看一下代码：
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; //HashTable的大小默认无2的3次方
Bucket **tmp;
SET_INCONSISTENT(HT_OK);
if (nSize >= 0x80000000) {
ht->nTableSize = 0x80000000;
} else {
while ((1U
i++;
}
ht->nTableSize = 1
}
ht->nTableMask = ht->nTableSize- 1;
ht->pDestructor = pDestructor;
ht->arBuckets = NULL;
ht->pListHead = NULL;
ht->pListTail = NULL;
ht->nNumOfElements = 0;
ht->nNextFreeElement = 0;
ht->pInternalPointer = NULL;
ht->persistent = persistent;
ht->nApplyCount = 0;
ht->bApplyProtection = 1;
/* Uses ecalloc() so that Bucket* == NULL */
if (persistent) {
tmp = (Bucket **) calloc(ht->nTableSize, sizeof(Bucket*));
if (!tmp) {
return FAILURE;
}
ht->arBuckets = tmp;
} else {
tmp = (Bucket **) ecalloc_rel(ht->nTableSize, sizeof(Bucket*));
if (tmp) {
ht->arBuckets = tmp;
}
}
return SUCCESS;
}
可以看出，HashTable的大小被初始化为2的n次方，另外我们看到有两种内存方式，一种是calloc，一种是ecalloc_rel，这两中内存分配方式我们细讲了，有兴趣的话大家可以自己查一查。
1.3.4 函数_zend_hash_add_or_update
这个函数向HashTable中添加或者修改元素信息
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)
{
ulong h;
uint nIndex;
Bucket *p;
IS_CONSISTENT(ht);
if (nKeyLength
#if ZEND_DEBUG
ZEND_PUTS("zend_hash_update: Can't put inempty key\n");
#endif
return FAILURE;
}
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)) {
if (flag & HASH_ADD) {
return FAILURE;
}
HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
#if ZEND_DEBUG
if (p->pData == pData) {
ZEND_PUTS("Fatal error in zend_hash_update:p->pData == pData\n");
HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();
return FAILURE;
}
#endif
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);
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]);
if (pDest) {
*pDest = p->pData;
}
HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS();
CONNECT_TO_GLOBAL_DLLIST(p, ht);
ht->arBuckets[nIndex] = p;
HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS();
ht->nNumOfElements++;
ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht); /* If the Hash table is full, resize it */
return SUCCESS;
}
1.3.5 宏CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST
#define CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(element, list_head) \
(element)->pNext= (list_head); \
(element)->pLast= NULL; \
if((element)->pNext) { \
(element)->pNext->pLast =(element); \
}
这个宏是将bucket加入到bucket链表中
1.3.6 其他函数或者宏定义
我们只是简单的介绍一下HashTable，如果你想细致的了解HashTable的话，建议您看看php的源代码，关于HashTable的代码在Zend/zend_hash.h 和Zend/zend_hash.c中。
zend_hash_add_empty_element 给函数增加一个空元素
zend_hash_del_key_or_index 根据索引删除元素
zend_hash_reverse_apply 反向遍历HashTable
zend_hash_copy 拷贝
_zend_hash_merge 合并
zend_hash_find 字符串索引方式查找
zend_hash_index_find 数值索引方法查找
zend_hash_quick_find 上面两个函数的封装
zend_hash_exists 是否存在索引
zend_hash_index_exists 是否存在索引
zend_hash_quick_exists 上面两个方法的封装
1.4 C扩展常用HashTable函数
虽然HashTable看起来有点复杂，但是使用却是很方便的，我们可以用下面的函数对HashTable进行初始化和赋值。
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PHP语法
C语法
意义
$arr = array()
array_init(arr);
初始化数组
$arr[] = NULL;
add_next_index_null(arr);
$arr[] = 42;
add_next_index_long(arr, 42);
$arr[] = true;
add_next_index_bool(arr, 1);
$arr[] = 3.14;
add_next_index_double(3.14);
$arr[] = ‘foo’;
add_next_index_string(arr, “foo”, 1);
1的意思进行字符串拷贝
$arr[] = $myvar;
add_next_index_zval(arr, myvar);
$arr[0] = NULL;
add_index_null(arr, 0);
$arr[1] = 42;
add_index_long(arr, 1, 42);
$arr[2] = true;
add_index_bool(arr, 2, 1);
$arr[3] = 3.14;
add_index_double(arr, 3, 3,14);
$arr[4] = ‘foo’;
add_index_string(arr, 4, “foo”, 1);
$arr[5] = $myvar;
add_index_zval(arr, 5, myvar);
$arr[“abc”] = NULL;
add_assoc_null(arr, “abc”);
$arr[“def”] = 711;
add_assoc_long(arr, “def”, 711);
$arr[“ghi”] = true;
add_assoc_bool(arr, ghi”, 1);
$arr[“jkl”] = 1.44;
add_assoc_double(arr, “jkl”, 1.44);
$arr[“mno”] = ‘baz’;
add_assoc_string(arr, “mno”, “baz”, 1);
$arr[‘pqr’] = $myvar;
add_assoc_zval(arr, “pqr”, myvar);
1.5 任务和实验
说了这么多，我们实验一下。
任务：返回一个数组，数组中的数据如下：
Array
(
[0] => for test
[42] => 123
[for test. for test.] => 1
[array] => Array
(
[0] => 3.34
)
)
代码实现：
PHP_FUNCTION(test)
{
zval* t;
array_init(return_value);
add_next_index_string(return_value, "for test", 1);
add_index_long(return_value, 42, 123);
add_assoc_double(return_value, "for test. for test.", 1.0);
ALLOC_INIT_ZVAL(t);
array_init(t);
add_next_index_double(t, 3.34);
add_assoc_zval(return_value, "array", t);
}
很简单吧，还记得return_value吗？