PHP數(shù)組實(shí)際占用內(nèi)存大小原理解析

一般來說，PHP數(shù)組的內(nèi)存利用率只有 1/10, 也就是說，一個(gè)在C語言里面100M 內(nèi)存的數(shù)組，在PHP里面就要1G。下面我們可以粗略的估算PHP數(shù)組占用內(nèi)存的大小,首先我們測(cè)試1000個(gè)元素的整數(shù)占用的內(nèi)存：

?php 
  echo memory_get_usage() , 'br>'; 
  $start = memory_get_usage(); 
  $a = Array(); 
  for ($i=0; $i1000; $i++) { 
  $a[$i] = $i + $i; 
  } 
  $mid = memory_get_usage(); 
  echo memory_get_usage() , 'br>'; 
  for ($i=1000; $i2000; $i++) { 
  $a[$i] = $i + $i; 
  } 
  $end = memory_get_usage(); 
  echo memory_get_usage() , 'br>'; 
  echo 'argv:', ($mid - $start)/1000 ,'bytes' , 'br>'; 
  echo 'argv:',($end - $mid)/1000 ,'bytes' , 'br>'; 

輸出是:

353352
437848
522024
argv:84.416bytes
argv:84.176bytes

大概了解1000 個(gè)元素的整數(shù)數(shù)組需要占用 82k 內(nèi)存，平均每個(gè)元素占用 84 個(gè)字節(jié)。而純 C 中整體只需要 4k(一個(gè)整型占用4byte * 1000 )。memory_get_usage() 返回的結(jié)果并不是全是被數(shù)組占用了，還要包括一些 PHP 運(yùn)行本身分配的一些結(jié)構(gòu)，可能用內(nèi)置函數(shù)生成的數(shù)組更接近真實(shí)的空間:

?php
$start = memory_get_usage();
$a = array_fill(0, 10000, 1);
$mid = memory_get_usage(); //10k elements array;
echo 'argv:', ($mid - $start )/10000,'byte' , 'br>';
$b = array_fill(0, 10000, 1);
$end = memory_get_usage(); //10k elements array;
echo 'argv:', ($end - $mid)/10000 ,'byte' , 'br>';

得到:

argv:54.5792byte
argv:54.5784byte

從這個(gè)結(jié)果來看似乎一個(gè)數(shù)組元素大約占用了54個(gè)字節(jié)左右。

首先看一下32位機(jī)C語言各種類型占用的字節(jié)：

#include "stdafx.h" 
//#include stdio.h> 
  
int main() { 
    printf("int:%d\nlong:%d\ndouble:%d\nchar*:%d\nsize_t:%d\n",  
    sizeof(int), sizeof(long),  
    sizeof(double), sizeof(char *),  
    sizeof(size_t)); 
  return  0;  
} 

int:4
long:4
double:8
har*:4
size_t:4

在PHP中都使用long類型來代表數(shù)字，沒有使用int類型

大家都明白PHP是一種弱類型的語言，它不會(huì)去區(qū)分變量的類型，沒有int float char *之類的概念。

我們看看php在zend里面存儲(chǔ)的變量，PHP中每個(gè)變量都有對(duì)應(yīng)的 zval， Zval結(jié)構(gòu)體定義在Zend/zend.h里面，其結(jié)構(gòu):

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

PHP使用一種UNION結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)變量的值,即zvalue_value 是一個(gè)union，UNION變量所占用的內(nèi)存是由最大

成員數(shù)據(jù)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; 

最大成員數(shù)據(jù)空間是struct str，指針占*val用4字節(jié)，INT占用4字節(jié)，共8字節(jié)。

struct zval占用的空間為8+4+1+1 = 14字節(jié)，

其實(shí)呢，在zval中數(shù)組，字符串和對(duì)象還需要另外的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)組則是一個(gè) HashTable:

HashTable結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)需要 39 個(gè)字節(jié)，每個(gè)數(shù)組元素存儲(chǔ)在 Bucket 結(jié)構(gòu)中:

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

Bucket 結(jié)構(gòu)需要 33 個(gè)字節(jié)，鍵長超過四個(gè)字節(jié)的部分附加在 Bucket 后面，而元素值很可能是一個(gè) zval 結(jié)構(gòu)，另外每個(gè)數(shù)組會(huì)分配一個(gè)由 arBuckets 指向的 Bucket 指針數(shù)組， 雖然不能說每增加一個(gè)元素就需要一個(gè)指針，但是實(shí)際情況可能更糟。這么算來一個(gè)數(shù)組元素就會(huì)占用 54 個(gè)字節(jié)，與上面的估算幾乎一樣。

一個(gè)空數(shù)組至少會(huì)占用 14(zval) + 39(HashTable) + 33(arBuckets) = 86 個(gè)字節(jié)，作為一個(gè)變量應(yīng)該在符號(hào)表中有個(gè)位置，也是一個(gè)數(shù)組元素，因此一個(gè)空數(shù)組變量需要 118 個(gè)字節(jié)來描述和存儲(chǔ)。從空間的角度來看，小型數(shù)組平均代價(jià)較大，當(dāng)然一個(gè)腳本中不會(huì)充斥數(shù)量很大的小型數(shù)組，可以以較小的空間代價(jià)來獲取編程上的快捷。但如果將數(shù)組當(dāng)作容器來使用就是另一番景象了，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)常會(huì)遇到多維數(shù)組，而且元素居多。比如10k個(gè)元素的一維數(shù)組大概消耗540k內(nèi)存，而10kx 10 的二維數(shù)組理論上只需要 6M 左右的空間，但是按照 memory_get_usage 的結(jié)果則兩倍于此，[10k,5,2]的三維數(shù)組居然消耗了23M，小型數(shù)組果然是劃不來的。

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