PHP 기반의 고성능 데이터 구조 및 구현 방법

PHP의 기본 고성능 데이터 구조 및 구현 방법에는 특정 코드 예제가 필요합니다.

인터넷 애플리케이션의 지속적인 개발로 인해 PHP는 널리 사용되는 서버 측 스크립팅 언어가 되었습니다. 그러나 대규모 웹 애플리케이션에서 PHP의 성능 문제는 무시할 수 없는 문제가 되었습니다. 많은 대규모 웹 사이트에서 성능 병목 현상과 시스템 충돌이 발생했습니다.

PHP의 성능을 향상시키기 위해서는 PHP의 기반이 되는 고성능 데이터 구조와 구현 방법을 이해해야 합니다. 이 기사에서는 PHP의 여러 고성능 데이터 구조와 그 구현 방법을 소개하고 해당 코드 예제를 제공하여 독자가 PHP 성능 최적화를 깊이 이해할 수 있도록 돕습니다.

1. Arrays

PHP에서 배열은 가장 일반적으로 사용되는 데이터 구조 중 하나입니다. 그러나 PHP의 배열 구현은 해시 테이블을 사용하므로 특히 대량의 데이터를 반복할 때 성능 오버헤드가 발생합니다.

PHP의 배열 성능을 향상시키기 위해 C 언어 확장을 사용하여 이를 달성할 수 있습니다.

다음은 대용량 데이터를 저장하는 데 사용할 수 있는 고성능 해시 테이블을 구현하고 다양한 데이터 유형의 저장 및 액세스를 지원하는 간단한 PHP 확장 예제입니다.

typedef struct {
    zend_ulong h;
    zval data;
} hashtable_entry;

typedef struct {
    hashtable_entry *table;
    zend_ulong num_entries;
    zend_ulong max_entries;
    zend_ulong rehash_pos;
    zend_ulong rehash_size;
} hashtable;

typedef struct {
    zend_object std;
    hashtable *ht;
} hash_table_object;

static zend_object *hash_table_object_new(zend_class_entry *class_type)
{
    hash_table_object *intern = 
        (hash_table_object *)ecalloc(1, sizeof(hash_table_object));
    zend_object_std_init(&intern->std, class_type);
    object_properties_init(&intern->std, class_type);
    intern->std.handlers = &hash_table_object_handlers;
    intern->ht = 
        (hashtable *)emalloc(sizeof(hashtable));
    return &intern->std;
}

static void hash_table_object_free(zend_object *object)
{
    hash_table_object *intern = 
        hash_table_object_from_obj(object);
    if (intern->ht != NULL) {
        zend_ulong i;
        for (i = 0; i < intern->ht->max_entries; i++) {
            zval_dtor(
                &intern->ht->table[i].data
            );
        }
        efree(intern->ht->table);
        efree(intern->ht);
    }
    zend_object_std_dtor(object);
}

static void hash_table_put(hash_table_object *intern, 
                           zval *key, 
                           zval *value)
{
    zend_ulong idx;
    zend_string *str_key;
    if (Z_TYPE_P(key) == IS_STRING) {
        str_key = Z_STR_P(key);
        idx = zend_inline_hash_func(
            str_key->val, str_key->len
        ) % intern->ht->max_entries;
    } else if (Z_TYPE_P(key) == IS_LONG) {
        idx = Z_LVAL_P(key) % intern->ht->max_entries;
    } else if (Z_TYPE_P(key) == IS_DOUBLE) {
        idx = zend_dval_to_lval(Z_DVAL_P(key)) % intern->ht->max_entries;
    } else if (Z_TYPE_P(key) == IS_TRUE) {
        idx = 1 % intern->ht->max_entries;
    } else {
        idx = 0;
    }
    if (Z_TYPE(intern->ht->table[idx].data) != IS_NULL) {
        zval_dtor(
            &intern->ht->table[idx].data
        );
    }
    intern->ht->table[idx].h = idx;
    ZVAL_COPY_VALUE(
        &intern->ht->table[idx].data, value
    );
}

static zval *hash_table_get(hash_table_object *intern, 
                             zval *key)
{
    zend_ulong idx;
    zend_string *str_key;
    if (Z_TYPE_P(key) == IS_STRING) {
        str_key = Z_STR_P(key);
        idx = zend_inline_hash_func(
            str_key->val, str_key->len
        ) % intern->ht->max_entries;
    } else if (Z_TYPE_P(key) == IS_LONG) {
        idx = Z_LVAL_P(key) % intern->ht->max_entries;
    } else if (Z_TYPE_P(key) == IS_DOUBLE) {
        idx = zend_dval_to_lval(Z_DVAL_P(key)) % intern->ht->max_entries;
    } else if (Z_TYPE_P(key) == IS_TRUE) {
        idx = 1 % intern->ht->max_entries;
    } else {
        idx = 0;
    }
    if (Z_TYPE(intern->ht->table[idx].data) == IS_NULL) {
        return NULL;
    } else {
        return &intern->ht->table[idx].data;
    }
}

static zend_class_entry *hash_table_class_entry;

static zend_function_entry hash_table_methods[] = {
    PHP_ME(HashTable, put, arginfo_hashtable_put, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_ME(HashTable, get, arginfo_hashtable_get, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_FE_END
};

static zend_object_handlers hash_table_object_handlers;

static void hash_table_object_init(zend_class_entry *class_type)
{
    hash_table_object_handlers = 
        *zend_get_std_object_handlers();
    hash_table_object_handlers.offset = 
        XtOffsetOf(hash_table_object, std);
    hash_table_object_handlers.free_obj = 
        hash_table_object_free;
    hash_table_object_handlers.clone_obj = 
        zend_objects_clone_obj;
}

PHP_MINIT_FUNCTION(hash_table)
{
    zend_class_entry ce;
    INIT_CLASS_ENTRY(ce, "HashTable", hash_table_methods);
    hash_table_class_entry = zend_register_internal_class(&ce);
    hash_table_class_entry->create_object =
        hash_table_object_new;
    hash_table_object_init(
        hash_table_class_entry
    );
    return SUCCESS;
}

위 확장 기능을 사용하면 PHP 배열의 성능이 크게 향상될 수 있으며, 특히 대규모 데이터 처리에 적합합니다.

2. Heap

Heap은 우선순위 큐, 정렬 및 기타 작업에 사용할 수 있는 일반적으로 사용되는 데이터 구조입니다. PHP의 성능을 향상시키기 위해 C 언어 확장을 사용하여 힙 데이터 구조를 구현할 수 있습니다.

다음은 최소 힙을 구현하고 정렬, 검색 및 기타 작업에 사용할 수 있는 간단한 PHP 확장 예제입니다.

typedef struct {
    zend_ulong size;
    zend_ulong capacity;
    zval *data;
} min_heap;

static min_heap *min_heap_new()
{
    min_heap *heap = emalloc(sizeof(min_heap));
    heap->size = 0;
    heap->capacity = 4;
    heap->data = emalloc(sizeof(zval) * heap->capacity);
    return heap;
}

static void min_heap_free(min_heap *heap)
{
    zend_ulong i;
    for (i = 0; i < heap->size; i++) {
        zval_dtor(&heap->data[i]);
    }
    efree(heap->data);
    efree(heap);
}

static void min_heap_push(min_heap *heap, zval *value)
{
    if (heap->size + 1 > heap->capacity) {
        heap->capacity *= 2;
        heap->data = 
            erealloc(heap->data, sizeof(zval) * heap->capacity);
    }
    zend_ulong hole = ++heap->size;
    while (hole > 1 && 
           zend_is_smaller(
               value, &heap->data[hole / 2]
           )) {
        ZVAL_COPY(
            &heap->data[hole], &heap->data[hole / 2]
        );
        hole /= 2;
    }
    ZVAL_COPY(
        &heap->data[hole], value
    );
}

static void min_heap_pop(min_heap *heap)
{
    zend_ulong hole = 1;
    zend_ulong child = 2;
    zval tmp;
    ZVAL_NULL(&tmp);
    zval_dtor(
        &heap->data[1]
    );
    heap->data[1] = heap->data[heap->size--];
    while (child <= heap->size) {
        if (child < heap->size && 
            zend_is_smaller(&heap->data[child + 1], &heap->data[child])) {
            child++;
        }
        if (zend_is_smaller(&heap->data[child], &heap->data[hole])) {
            ZVAL_COPY(
                &tmp, &heap->data[hole]
            );
            ZVAL_COPY(
                &heap->data[hole], &heap->data[child]
            );
            ZVAL_COPY(
                &heap->data[child], &tmp
            );
        } else {
            break;
        }
        hole = child;
        child *= 2;
    }
}

static zval *min_heap_top(min_heap *heap)
{
    if (heap->size > 0) {
        return &heap->data[1];
    } else {
        return NULL;
    }
}

static zend_class_entry *min_heap_class_entry;

static zend_function_entry min_heap_methods[] = {
    PHP_ME(MinHeap, push, arginfo_min_heap_push, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_ME(MinHeap, pop, arginfo_min_heap_pop, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_ME(MinHeap, top, arginfo_min_heap_top, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_FE_END
};

static zend_object_handlers min_heap_object_handlers;

static void min_heap_object_init(zend_class_entry *class_type)
{
    min_heap_object_handlers = 
        *zend_get_std_object_handlers();
    min_heap_object_handlers.offset = 
        XtOffsetOf(min_heap_object, std);
    min_heap_object_handlers.free_obj = 
        min_heap_object_free;
    min_heap_object_handlers.clone_obj = 
        zend_objects_clone_obj;
}

static zend_object *min_heap_object_new(zend_class_entry *class_type)
{
    min_heap_object *intern = 
        (min_heap_object *)ecalloc(1, sizeof(min_heap_object));
    zend_object_std_init(&intern->std, class_type);
    object_properties_init(&intern->std, class_type);
    intern->std.handlers = &min_heap_object_handlers;
    intern->heap = 
        min_heap_new();
    return &intern->std;
}

static void min_heap_object_free(zend_object *object)
{
    min_heap_object *intern = 
        min_heap_object_from_obj(object);
    if (intern->heap != NULL) {
        min_heap_free(intern->heap);
    }
    zend_object_std_dtor(object);
}

PHP_MINIT_FUNCTION(min_heap)
{
    zend_class_entry ce;
    INIT_CLASS_ENTRY(ce, "MinHeap", min_heap_methods);
    min_heap_class_entry = zend_register_internal_class(&ce);
    min_heap_class_entry->create_object =
        min_heap_object_new;
    min_heap_object_init(
        min_heap_class_entry
    );
    return SUCCESS;
}

위 확장 기능을 사용하면 PHP에서 힙 데이터 구조를 쉽게 구현하고 PHP 정렬, 검색 및 기타 작업의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

3. Queue

PHP의 큐는 멀티스레드 작업 관리와 같은 애플리케이션 시나리오에서 사용할 수 있는 일반적인 데이터 구조입니다. PHP의 성능을 향상시키기 위해 C 언어 확장을 사용하여 대기열 데이터 구조를 구현할 수 있습니다.

다음은 고성능 큐를 구현하고 멀티 스레드 작업 처리와 같은 애플리케이션 시나리오에서 사용할 수 있는 간단한 PHP 확장 예제입니다.

typedef struct {
    zend_ulong head;
    zend_ulong tail;
    zend_ulong size;
    zend_ulong capacity;
    zval *data;
} queue;

static queue *queue_new()
{
    queue *q = emalloc(sizeof(queue));
    q->head = 0;
    q->tail = 0;
    q->size = 0;
    q->capacity = 4;
    q->data = emalloc(sizeof(zval) * q->capacity);
    return q;
}

static void queue_free(queue *q)
{
    zend_ulong i;
    for (i = q->head; i != q->tail; i = (i + 1) % q->capacity) {
        zval_dtor(&q->data[i]);
    }
    efree(q->data);
    efree(q);
}

static void queue_push(queue *q, zval *val)
{
    if (q->size >= q->capacity) {
        zend_ulong new_capacity = q->capacity * 2;
        zval *new_data = emalloc(sizeof(zval) * new_capacity);
        zend_ulong i;
        for (i = q->head; i != q->tail; i = (i + 1) % q->capacity) {
            ZVAL_COPY(&new_data[i], &q->data[i]);
        }
        efree(q->data);
        q->data = new_data;
        q->capacity = new_capacity;
        q->head = 0;
        q->tail = q->size;
    }
    ZVAL_COPY(&q->data[q->tail], val);
    q->tail = (q->tail + 1) % q->capacity;
    q->size++;
}

static void queue_pop(queue *q)
{
    if (q->size > 0) {
        zval_dtor(&q->data[q->head]);
        q->head = (q->head + 1) % q->capacity;
        q->size--;
    }
}

static zval *queue_front(queue *q)
{
    if (q->size > 0) {
        return &q->data[q->head];
    } else {
        return NULL;
    }
}

static zend_class_entry *queue_class_entry;

static zend_function_entry queue_methods[] = {
    PHP_ME(Queue, push, arginfo_queue_push, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_ME(Queue, pop, arginfo_queue_pop, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_ME(Queue, front, arginfo_queue_front, ZEND_ACC_PUBLIC)
    PHP_FE_END
};

static zend_object_handlers queue_object_handlers;

static void queue_object_init(zend_class_entry *class_type)
{
    queue_object_handlers = 
        *zend_get_std_object_handlers();
    queue_object_handlers.offset = 
        XtOffsetOf(queue_object, std);
    queue_object_handlers.free_obj = 
        queue_object_free;
    queue_object_handlers.clone_obj = 
        zend_objects_clone_obj;
}

static zend_object *queue_object_new(zend_class_entry *class_type)
{
    queue_object *intern = 
        (queue_object *)ecalloc(1, sizeof(queue_object));
    zend_object_std_init(&intern->std, class_type);
    object_properties_init(&intern->std, class_type);
    intern->std.handlers = &queue_object_handlers;
    intern->q = 
        queue_new();
    return &intern->std;
}

static void queue_object_free(zend_object *object)
{
    queue_object *intern = 
        queue_object_from_obj(object);
    if (intern->q != NULL) {
        queue_free(intern->q);
    }
    zend_object_std_dtor(object);
}

PHP_MINIT_FUNCTION(queue)
{
    zend_class_entry ce;
    INIT_CLASS_ENTRY(ce, "Queue", queue_methods);
    queue_class_entry = zend_register_internal_class(&ce);
    queue_class_entry->create_object =
        queue_object_new;
    queue_object_init(
        queue_class_entry
    );
    return SUCCESS;
}

위 확장을 사용하면 PHP에서 대기열 데이터 구조를 쉽게 구현하고 PHP 다중 스레드 작업 처리 및 기타 응용 프로그램 시나리오의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

요약

위의 소개에 이어 PHP의 기반이 되는 고성능 데이터 구조와 그 구현 방법에 대해 알아보고, 해당 코드 예제를 제공했습니다. 확장을 사용하여 고성능 데이터 구조를 구현하면 PHP의 성능이 크게 향상될 수 있으며, 특히 대용량 데이터 및 멀티 스레드 작업을 처리할 때 시스템 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

위 내용은 PHP 기반의 고성능 데이터 구조 및 구현 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!