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PHP數組實際占用內存大小原理解析

一般來說，PHP數組的內存利用率只有 1/10, 也就是說，一個在C語言里面100M 內存的數組，在PHP里面就要1G。下面我們可以粗略的估算PHP數組占用內存的大小,首先我們測試1000個元素的整數占用的內存：

?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 個元素的整數數組需要占用 82k 內存，平均每個元素占用 84 個字節。而純 C 中整體只需要 4k(一個整型占用4byte * 1000 )。memory_get_usage() 返回的結果并不是全是被數組占用了，還要包括一些 PHP 運行本身分配的一些結構，可能用內置函數生成的數組更接近真實的空間:

?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

從這個結果來看似乎一個數組元素大約占用了54個字節左右。

首先看一下32位機C語言各種類型占用的字節：

#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，它不會去區分變量的類型，沒有int float char *之類的概念。

我們看看php在zend里面存儲的變量，PHP中每個變量都有對應的 zval， Zval結構體定義在Zend/zend.h里面，其結構:

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

PHP使用一種UNION結構來存儲變量的值,即zvalue_value 是一個union，UNION變量所占用的內存是由最大

成員數據空間決定。

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;

最大成員數據空間是struct str，指針占*val用4字節，INT占用4字節，共8字節。

struct zval占用的空間為8+4+1+1 = 14字節，

其實呢，在zval中數組，字符串和對象還需要另外的存儲結構，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 個字節，每個數組元素存儲在 Bucket 結構中:

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

Bucket 結構需要 33 個字節，鍵長超過四個字節的部分附加在 Bucket 后面，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 指針數組，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。這么算來一個數組元素就會占用 54 個字節，與上面的估算幾乎一樣。

一個空數組至少會占用 14(zval) + 39(HashTable) + 33(arBuckets) = 86 個字節，作為一個變量應該在符號表中有個位置，也是一個數組元素，因此一個空數組變量需要 118 個字節來描述和存儲。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。比如10k個元素的一維數組大概消耗540k內存，而10kx 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 的結果則兩倍于此，[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。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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