PHP數組的底層實作原理是什麼?

coldplay.xixi
發布: 2023-03-01 20:08:01
原創
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PHP數組的底層實作原理是:1、哈希表,將不同的關鍵字映射到不同單元的一種資料結構;2、鍊錶,就是由不同的鍊錶節點組成的一種數據結構;3、php數組,使用鏈結法解決哈希衝突的方式。

PHP數組的底層實作原理是什麼?

一、哈希表

#哈希表,顧名思義,即將不同的關鍵字映射到不同單元的一種資料結構。而將不同關鍵字映射到不同單元的方法就叫做哈希函數

理想情況下,經過哈希函數處理,關鍵字和單元是會進行一一對應的;但是如果關鍵字值足夠多的情況下,就容易出現多個關鍵字映射到同一單元的情況,即出現哈希衝突

哈希衝突的解決方案,要么使用鏈接法,要么使用開放尋址法

連結法

即當不同的關鍵字對應到同一單元時,在同一單元內使用鍊錶來儲存這些關鍵字

#開放尋址法

即當插入資料時,如果發現關鍵字被映射到的單元存在資料了,表示發生了衝突,就繼續尋找下一個單元,直到找到可用單元為止

而因為開放尋址法方案屬於佔用其他關鍵字映射單元的位置,所以後續的關鍵字更容易出現哈希衝突,因此容易出現效能下降

二、鍊錶

既然上面提到了鍊錶,這裡我們簡單聊聊鍊錶的基礎知識。鍊錶分為很多種類型,常用的資料結構包括:佇列,棧,雙向鍊錶等

鍊錶,就是由不同的鍊錶節點組成的一種資料結構。鍊錶節點一般由元素 指向下一節點的指標組成。而雙向鍊錶,顧名思義,則是由指向上一節點的指標元素指向下一節點的指標組成

對於資料結構的內容,我們不過多展開,我們之後會有專門的內容去詳細介紹資料結構

三、php數組

php解決哈希衝突的方式是使用了連結法,所以php數組是由哈希錶鍊錶實現,準確來說,是由雜湊表雙向鍊錶實作

四、內部結構-雜湊表

HashTable结构体主要用来存放哈希表的基本信息
typedef struct _hashtable { 
    uint nTableSize;        // hash Bucket的大小,即哈希表的容量,最小为8,以2x增长。
    uint nTableMask;        // nTableSize-1 , 索引取值的优化
    uint nNumOfElements;    // hash Bucket中当前存在的元素个数,count()函数会直接返回此值 
    ulong nNextFreeElement; // 下一个可使用的数字键值
    Bucket *pInternalPointer;   // 当前遍历的指针(foreach比for快的原因之一)
    Bucket *pListHead;          // 存储整个哈希表的头元素指针
    Bucket *pListTail;          // 存储整个哈希表的尾元素指针
    Bucket **arBuckets;         // 存储hash数组
    dtor_func_t pDestructor;    // 在删除元素时执行的回调函数,用于资源的释放
    zend_bool persistent;       //指出了Bucket内存分配的方式。如果persisient为TRUE,则使用操作系统本身的内存分配函数为Bucket分配内存,否则使用PHP的内存分配函数。
    unsigned char nApplyCount; // 标记当前hash Bucket被递归访问的次数(防止多次递归)
    zend_bool bApplyProtection;// 标记当前hash桶允许不允许多次访问,不允许时,最多只能递归3次
#if ZEND_DEBUG
    int inconsistent;
#endif
} HashTable;
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Bucket結構體則用來保存資料的具體內容

typedef struct bucket {
    ulong h;            // 对char *key进行hash后的值,或者是用户指定的数字索引值
    uint nKeyLength;    // hash关键字的长度,如果数组索引为数字,此值为0
    void *pData;        // 指向value,一般是用户数据的副本,如果是指针数据,则指向pDataPtr
    void *pDataPtr;     // 如果是指针数据,此值会指向真正的value,同时上面pData会指向此值
    struct bucket *pListNext;   // 指向整个哈希表的该单元的下一个元素
    struct bucket *pListLast;   // 指向整个哈希表的该单元的上一个元素
    struct bucket *pNext;       // 指向由于哈希冲突导致存放在同一个单元的链表中的下一个元素
    struct bucket *pLast;       // 指向由于哈希冲突导致存放在同一个单元的链表中的上一个元素
    // 保存当前值所对于的key字符串,这个字段只能定义在最后,实现变长结构体
    char arKey[1];              
} Bucket;
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