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一个PHP数组应该有多大的分析

2019年05月04日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

虽然通常在php中进行大量数组运算从一定程度上反应程序设计上可能存在问题，但是粗略的估计数组占用的内存是很有必要的。
首先感觉一下1000个元素的整数数组占有的内存:

复制代码 代码如下:

echo memory_get_usage() . “\n”;
$a = array();
for ($i=0; $i<1000; $i++) {
$a[$i] = $i + $i;
}
echo memory_get_usage() . “\n”;
for ($i=1000; $i<2000; $i++) {
$a[$i] = $i + $i;
}
echo memory_get_usage() . “\n”;

输出是:
58176
162956
267088
大 约可以知道 1000 个元素的整数数组需要占用 100k 内存，平均每个元素占用 100 个字节。而纯 c 中整体只需要 4k。memory_get_usage() 返回的结果并不是全是被数组占用了，还要包括一些 php 运行本身分配的一些结构，可能用内置函数生成的数组更接近真实的空间:
复制代码 代码如下:

echo “init mem: ” . memory_get_usage() . “\n”;
$a = array_fill(0, 10000, 1);
echo “10k elements: ” . memory_get_usage() . “, system: ” . memory_get_usage(true) . “\n”;
$b = array_fill(0, 10000, 1);
echo “10k elements: ” . memory_get_usage() . “, system: ” . memory_get_usage(true) . “\n”;

得到:
init mem: 58468
10k elements: 724696, system: 786432
10k elements: 1390464, system: 1572864
从这个结果来看似乎一个数组元素大约只占用了 60 个左右的字节。再看看数组的c结构，php 中的数组变量，首先需要一个 zval 结构:
复制代码 代码如下:

struct _zval_struct {
zvalue_value value;
zend_uint refcount__gc;
zend_uchar type;
zend_uchar is_ref__gc;
};

zvalue_value 是一个union:
复制代码 代码如下:

typedef union _zvalue_value {
long lval;
double dval;
struct {
char *val;
int len;
} str;
hashtable *ht;
zend_object_value obj;
} zvalue_value;

通常 zval 结构需要 8+6=14 个字节，php中每个变量都有对应的 zval，但是数组，字符串和对象还需要另外的存储结构，而数组则是一个 hashtable :
复制代码 代码如下:

typedef struct _hashtable {
uint ntablesize;
uint ntablemask;
uint nnumofelements;
ulong nnextfreeelement;
bucket *pinternalpointer;
bucket *plisthead;
bucket *plisttail;
bucket **arbuckets;
dtor_func_t pdestructor;
zend_bool persistent;
unsigned char napplycount;
zend_bool bapplyprotection;
} hashtable;

hashtable 结构需要 40 个字节，每个数组元素存储在 bucket 结构中:
复制代码 代码如下:

typedef struct bucket {
ulong h;
uint nkeylength;
void *pdata;
void *pdataptr;
struct bucket *plistnext;
struct bucket *plistlast;
struct bucket *pnext;
struct bucket *plast;
char arkey[1];
} bucket;

bucket 结构需要 36 个字节，键长超过四个字节的部分附加在 bucket 后面，而元素值很可能是一个 zval 结构，另外每个数组会分配一个由 arbuckets 指向的 bucket 指针数组， 虽然不能说每增加一个元素就需要一个指针，但是实际情况可能更糟。这么算来一个数组元素就会占用 54 个字节，与上面的估算相差不远。
一个空数组至少会占用 14(zval) + 40(hashtable) + 32(arbuckets) = 86 个字节，作为一个变量应该在符号表中有个位置，也是一个数组元素，因此一个空数组变量需要 118 个字节来描述和存储。从空间的角度来看，小型数组平均代价较大，当然一个脚本中不会充斥数量很大的小型数组，可以以较小的空间代价来获取编程上的快捷。
但如果将数组当作容器来使用就是另一番景象了，实际应用经常会遇到多维数组，而且元素居多。比如10k个元素的一维数组大概消耗540k内存，而10k x 10 的二维数组理论上只需要 6m 左右的空间，但是按照 memory_get_usage 的结果则两倍于此，[10k,5,2]的三维数组居然消耗了23m，小型数组果然是划不来的。

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