PHP 數組佔用記憶體分析

下面的做法會佔用多大的記憶體？

list($appid,$openid) = ["testcontent","test"];

測試

$m0 = memory_get_usage();
$k = range(1,200000);
$m1 = memory_get_usage();
echo round(($m1-$m0)/pow(1024,2),4) ."MB\n";
foreach ($k as $i){
    $n1 = "kk$i";
    $n2 = "tt$i";
    list($$n1,$$n2) = [$i,$i*3];
}
$m2 = memory_get_usage();
echo round(($m2-$m1)/pow(1024,2),4) ."MB\n";
$m1 = memory_get_usage();
foreach ($k as $i){
    $n1 = "kk$i";
    $n2 = "tt$i";
    $$n1 = $i+time();
    $$n2 = 2*time();
}
$m2 = memory_get_usage();
echo round(($m2-$m1)/pow(1024,2),4) ."MB\n";

上面執行輸出的結果如下：

27.9404MB
51.3041MB
9.1553MB

可見數組所佔用的記憶體遠大於正常分配的內容

原理

在PHP中都使用long型別來代表數字，沒有使用int型別。大家都明白PHP是一種弱型態的語言，它不會去區分變數的型別，沒有int float char *之類的概念。我們來看看php在zend裡面儲存的變量，PHP中每個變數都有對應的zval，Zval結構體定義在Zend/zend.h裡面，其結構:

typedef struct _zval_struct zval;  
struct _zval_struct {  
    /* Variable information */  
    zvalue_value value;     /* The value 1 12字节(32位机是12，64位机需要8+4+4=16) */  
    zend_uint refcount__gc; /* The number of references to this value (for GC) 4字节 */  
    zend_uchar type;        /* The active type 1字节*/  
    zend_uchar is_ref__gc;  /* Whether this value is a reference (&) 1字节*/  
};

PHP使用一種UNION結構來儲存變數的值,即zvalue_value 是一個union，UNION變數所佔用的記憶體是由最大成員資料空間決定。

typedef union _zvalue_value {  
    long lval;                  /* long value */  
    double dval;                /* double value */  
    struct {                    /* string value */  
        char *val;  
        int len;  
    } str;   
    HashTable *ht;              /* hash table value */  
    zend_object_value obj;      /*object value */  
} zvalue_value;

最大成員資料空間是struct str，指標佔*val用4字節，INT佔用4字節，共8位元組。

struct zval佔用的空間是8 4 1 1 = 14字節，其實呢，在zval中數組，字串和物件還需要另外的儲存結構，數組則是一個HashTable:

HashTable結構體定義在Zend/zend_hash.h.

typedef struct _hashtable {  
    uint nTableSize;//4  
    uint nTableMask;//4  
    uint nNumOfElements;//4  
    ulong nNextFreeElement;//4  
    Bucket *pInternalPointer;   /* Used for element traversal 4*/  
    Bucket *pListHead;//4  
    Bucket *pListTail;//4  
    Bucket **arBuckets;//4  
    dtor_func_t pDestructor;//4  
    zend_bool persistent;//1  
    unsigned char nApplyCount;//1  
    zend_bool bApplyProtection;//1  
#if ZEND_DEBUG  
    int inconsistent;//4  
#endif  
} HashTable;

HashTable 結構需要39 個位元組，每個陣列元素儲存在Bucket 結構中:

typedef struct bucket {  
    ulong h;    /* Used for numeric indexing                4字节 */  
    uint nKeyLength;    /* The length of the key (for string keys)  4字节 */  
    void *pData;        /* 4字节*/  
    void *pDataPtr;         /* 4字节*/  
    struct bucket *pListNext;  /* PHP arrays are ordered. This gives the next element in that order4字节*/  
    struct bucket *pListLast;  /* and this gives the previous element           4字节 */  
    struct bucket *pNext;      /* The next element in this (doubly) linked list     4字节*/  
    struct bucket *pLast;      /* The previous element in this (doubly) linked list     4字节*/  
    char arKey[1];            /* Must be last element   1字节*/  
} Bucket;

Bucket 結構需要33 個位元組，鍵長超過四個位元組的部分附加在Bucket 後面，而元素值很可能是一個zval 結構，另外每個數組會分配一個由arBuckets 指向的Bucket 指標數組， 雖然不能說每增加一個元素就需要一個指針，但是實際情況可能更糟。這麼算來一個陣列元素就會佔用 54 個字節，與上面的估算幾乎一樣。

一個空數組至少會佔用14(zval) 39(HashTable) 33(arBuckets) = 86 個位元組，作為一個變數應該在符號表中有個位置，也是一個陣列元素，因此一個空數組變數需要118 個位元組來描述和儲存。從空間的角度來看，小型數組平均代價較大，當然一個腳本中不會充斥數量很大的小型數組，可以以較小的空間代價來獲取編程上的快捷。但如果將數組當作容器來使用就是另一番景象了，實際應用經常會遇到多維數組，而且元素居多。例如10k個元素的一維數組大概消耗540k內存，而10k x 10 的二維數組理論上只需要6M 左右的空間，但是按照memory_get_usage 的結果則兩倍於此，[10k,5,2]的三維數組居然消耗了23M，小型數組果然是劃不來的。

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