百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析（二）_PHP教程
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- 2016-07-13 09:53:471236瀏覽
百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析（二）
这篇文章主要介绍了百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析(二),本文讲解了类方法、性能对比、内置函数和用户函数性能对比等内容,需要的朋友可以参考下
类方法
类方法其执行原理和用户函数是相同的，也是翻译成opcodes顺次调用。类的实现，zend用一个数据结构zend_class_entry来实现，里面保存了类相关的一些基本信息。这个entry是在php编译的时候就已经处理完成。
在 zend_function的common中，有一个成员叫做scope，其指向的就是当前方法对应类的zend_class_entry。关于php中面向对象的实现，这里就不在做更详细的介绍，今后将专门写一篇文章来详述php中面向对象的实现原理。就函数这一块来说，method实现原理和 function完全相同，理论上其性能也差不多，后面我们将做详细的性能对比。
性能对比
函数名长度对性能的影响
》》测试方法 对名字长度为1、2、4、8、16的函数进行比较，测试比较它们每秒可执行次数，确定函数名长度对性能的影 响
》》测试结果如下图
》》结果分析
从图上可以看出，函数名的长度对性能还是会有一定的影响。一个长度为1的函数和长度为16的 空函数调用 ，其性能差了1倍。分析一下源码不难找到原因，如前面叙述所说，函数调用的时候zend会先在一个全局的funtion_table中通过函数名查询相关信息，function_table是一个哈希表。必然的，名字越长查询所需要的时间就越多。 因此，在实际编写程序的时候，对多次调用的函数，名字建议不要太长。
虽然函数名长度对性能有一定影响，但具体有多大呢?这个问题应该还是需要结合实际情况来考虑，如果一个函数本身比较复杂的话，那么对整体的性能影响并不大。一个建议是对于那些会调用很多次，本身功能又比较简单的函数，可以适当取一些言简意赅的名字。
函数个数对性能的影响
》》测试方法
在以下三种环境下进行函数调用测试，分析结果:1.程序仅包含1个函数 2.程序包含100个函数 3.程序包含1000个函数。测试这三种情况下每秒所能调用的函数次数
》》测试结果如下图
》》结果分析
从测试结果可以看出，这三种情况下性能几乎相同，函数个数增加时性能下降微乎其微，可以忽略。从实现原理分析，几种实现下唯一的区别在于函数获取的部分。如前文所述，所有的函数都放在一个hash表中，在不同个数下查找效率都应该还是接近于O(1)，所以性能差距不大。
不同类型函数调用消耗
》》测试方法
选取用户函数、类方法、静态方法、内置函数各一种，函数本身不做任何事情，直接返回，主要测试空函数调用的消耗。测试结果为每秒可执行次数 测试中为去除其他影响，所有函数名字长度相同
》》测试结果如下图
》》结果分析
通过测试结果可以看到，对于用户自己编写的php函数，不管是哪种类型，其效率是差不多的，均在280w/s左右。如我们预期，即使是空调，内置函数其效率也要高很多，达到780w/s，是前者是3倍。可见，内置函数调用的开销还是远低于用户函数。从前面原理分析可知主要差距在于用户函数调用时初始化符号表、接收参数等操作。
内置函数和用户函数性能对比
》》测试方法
内置函数和用户函数的性能对比，这里我们选取几个常用的函数，然后用php实现相同功能的函数进行一下性能对比。测试中，我们选取字符串、数学、数组中各一个典型进行对比，这几个函数分别是字符串截取(substr)、10进制转2进制(decbin)、求最小值(min)和返回数组中的所以 key(array_keys)。
》》测试结果如下图
》》结果分析
从测试结果可以看出，如我们预期，内置函数在总体性能上远高于普通用户函数。尤其对于涉及到字符串类操作的函数，差距达到了1个数量级。因此，函数使用的一个原则就是如果某功能有相应的内置函数，尽量使用它而不是自己编写php函数。对于一些涉及到大量字符串操作的功能，为提高性能，可以考虑用扩展来实现。比如常见的富文本过滤等。
和C函数性能对比
》》测试方法
我们选取字符串操作和算术运算各3种函数进行比对，php用扩展实现。三种函数是简单的一次算法运算、字符串比较和多次的算法运算。除了本身的两类函数外，还会测试将函数空调开销去掉后的性能，一方面比对一下两种函数(c和php内置)本身的性能差异，另外就是侧面印证空调函数的消耗 测试点为执行10w次操作的时间消耗
》》测试结果如下图
》》结果分析
内置函数和C函数的开销在去掉php函数空调用的影响后差距较小，随着函数功能越来越复杂，双方性能趋近于相同。这个从之前的函数实现分析中也容易得到论证，毕竟内置函数就是C实现的。函数功能越复杂，c和php的性能差距越小 相对c来说，php函数调用的开销大很多，对于简单函数来说性能还是有一定影响。因此php中函数不宜嵌套封装太深。
伪函数及其性能
在php中，有这样一些函数，它们在使用上是标准的函数用法，但底层实现却和真正函数调用完全不同，这些函数不属于前文提到的三种function中的任何一类，其实质是一条单独的opcode，这里估且叫做伪函数或者指令函数。
如上所说，伪函数使用起来和标准的函数并无二致，看起来具有相同的特征。但是他们最终执行的时候是被zend反映成了一条对应的指令(opcode)来调用，因此其实现更接近于if、 for、算术运算等操作。
》》php中的伪函数
isset
empty
unset
eval
通过上面的介绍可以看出，伪函数由于被直接翻译成指令来执行，和普通函数相比少了一次函数调用所带来的开销，因此性能会更好一些。我们通过如下测试来做一个对比。 Array_key_exists和isset两者都可以判断数组中某个key是否存在，看一下他们的性能
从图上可以看出，和 array_key_exists相比，isset性能要高出很多，基本是前者的4倍左右，而即使是和空函数调用相比，其性能也要高出1倍左右。由此也侧面印证再次说明了php函数调用的开销还是比较大的。