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超轻量级php框架startmvc

PHP中array_keys和array_unique函数源码的分析

更新时间:2020-03-07 23:55:18 作者:startmvc
性能分析从运行性能上分析,看看下面的测试代码:$test=array();for($run=0;$run<10000;$run++)$test

性能分析

从运行性能上分析,看看下面的测试代码:


$test=array();
for($run=0; $run<10000; $run++)
$test[]=rand(0,100);

$time=microtime(true);

$out = array_unique($test);

$time=microtime(true)-$time;
echo 'Array Unique: '.$time."\n";

$time=microtime(true);

$out=array_keys(array_flip($test));

$time=microtime(true)-$time;
echo 'Keys Flip: '.$time."\n";

$time=microtime(true);

$out=array_flip(array_flip($test));

$time=microtime(true)-$time;
echo 'Flip Flip: '.$time."\n";

运行结果如下:

从上图可以看到,使用array_unique函数需要0.069s;使用array_flip后再使用array_keys函数需要0.00152s;使用两次array_flip函数需要0.00146s。

测试结果表明,使用array_flip后再调用array_keys函数比array_unique函数快。那么,具体原因是什么呢?让我们看看在PHP底层,这两个函数是怎么实现的。

源码分析


/* {{{ proto array array_keys(array input [, mixed search_value[, bool strict]])
 Return just the keys from the input array, optionally only for the specified search_value */
PHP_FUNCTION(array_keys)
{
 //变量定义
 zval *input, /* Input array */
 *search_value = NULL, /* Value to search for */
 **entry, /* An entry in the input array */
 res, /* Result of comparison */
 *new_val; /* New value */
 int add_key; /* Flag to indicate whether a key should be added */
 char *string_key; /* String key */
 uint string_key_len;
 ulong num_key; /* Numeric key */
 zend_bool strict = 0; /* do strict comparison */
 HashPosition pos;
 int (*is_equal_func)(zval *, zval *, zval * TSRMLS_DC) = is_equal_function;

 //程序解析参数
 if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a|zb", &input, &search_value, &strict) == FAILURE) {
 return;
 }

 // 如果strict是true,则设置is_equal_func为is_identical_function,即全等比较
 if (strict) {
 is_equal_func = is_identical_function;
 }

 /* 根据search_vale初始化返回的数组大小 */
 if (search_value != NULL) {
 array_init(return_value);
 } else {
 array_init_size(return_value, zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(input)));
 }
 add_key = 1;

 /* 遍历输入的数组参数,然后添加键值到返回的数组 */
 zend_hash_internal_pointer_reset_ex(Z_ARRVAL_P(input), &pos);//重置指针
 //循环遍历数组
 while (zend_hash_get_current_data_ex(Z_ARRVAL_P(input), (void **)&entry, &pos) == SUCCESS) {
 // 如果search_value不为空
 if (search_value != NULL) {
 // 判断search_value与当前的值是否相同,并将比较结果保存到add_key变量
 is_equal_func(&res, search_value, *entry TSRMLS_CC);
 add_key = zval_is_true(&res);
 }

 if (add_key) {
 // 创建一个zval结构体
 MAKE_STD_ZVAL(new_val);

 // 根据键值是字符串还是整型数字将值插入到return_value中
 switch (zend_hash_get_current_key_ex(Z_ARRVAL_P(input), &string_key, &string_key_len, &num_key, 1, &pos)) {
 case HASH_KEY_IS_STRING:
 ZVAL_STRINGL(new_val, string_key, string_key_len - 1, 0);
 // 此函数负责将值插入到return_value中,如果键值已存在,则使用新值更新对应的值,否则直接插入
 zend_hash_next_index_insert(Z_ARRVAL_P(return_value), &new_val, sizeof(zval *), NULL);
 break;

 case HASH_KEY_IS_LONG:
 Z_TYPE_P(new_val) = IS_LONG;
 Z_LVAL_P(new_val) = num_key;
 zend_hash_next_index_insert(Z_ARRVAL_P(return_value), &new_val, sizeof(zval *), NULL);
 break;
 }
 }

 // 移动到下一个
 zend_hash_move_forward_ex(Z_ARRVAL_P(input), &pos);
 }
}
/* }}} */

以上是array_keys函数底层的源码。为方便理解,笔者添加了一些中文注释。如果需要查看原始代码,可以点击查看。这个函数的功能就是新建一个临时数组,然后将键值对重新复制到新的数组,如果复制过程中有重复的键值出现,那么就用新的值替换。这个函数的主要步骤是地57和63行调用的zend_hash_next_index_insert函数。该函数将元素插入到数组中,如果出现重复的值,则使用新的值更新原键值指向的值,否则直接插入,时间复杂度是O(n)。


/* {{{ proto array array_flip(array input)
 Return array with key <-> value flipped */
PHP_FUNCTION(array_flip)
{
 // 定义变量
 zval *array, **entry, *data;
 char *string_key;
 uint str_key_len;
 ulong num_key;
 HashPosition pos;

 // 解析数组参数
 if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a", &array) == FAILURE) {
 return;
 }

 // 初始化返回数组
 array_init_size(return_value, zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(array)));

 // 重置指针
 zend_hash_internal_pointer_reset_ex(Z_ARRVAL_P(array), &pos);
 // 遍历每个元素,并执行键<->值交换操作
 while (zend_hash_get_current_data_ex(Z_ARRVAL_P(array), (void **)&entry, &pos) == SUCCESS) {
 // 初始化一个结构体
 MAKE_STD_ZVAL(data);
 // 将原数组的值赋值为新数组的键
 switch (zend_hash_get_current_key_ex(Z_ARRVAL_P(array), &string_key, &str_key_len, &num_key, 1, &pos)) {
 case HASH_KEY_IS_STRING:
 ZVAL_STRINGL(data, string_key, str_key_len - 1, 0);
 break;
 case HASH_KEY_IS_LONG:
 Z_TYPE_P(data) = IS_LONG;
 Z_LVAL_P(data) = num_key;
 break;
 }

 // 将原数组的键赋值为新数组的值,如果有重复的,则使用新值覆盖旧值
 if (Z_TYPE_PP(entry) == IS_LONG) {
 zend_hash_index_update(Z_ARRVAL_P(return_value), Z_LVAL_PP(entry), &data, sizeof(data), NULL);
 } else if (Z_TYPE_PP(entry) == IS_STRING) {
 zend_symtable_update(Z_ARRVAL_P(return_value), Z_STRVAL_PP(entry), Z_STRLEN_PP(entry) + 1, &data, sizeof(data), NULL);
 } else {
 zval_ptr_dtor(&data); /* will free also zval structure */
 php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "Can only flip STRING and INTEGER values!");
 }

 // 下一个
 zend_hash_move_forward_ex(Z_ARRVAL_P(array), &pos);
 }
}
/* }}} */

上面就是是array_flip函数的源码。点击链接查看原始代码。这个函数主要的做的事情就是创建一个新的数组,遍历原数组。在26行开始将原数组的值赋值为新数组的键,然后在37行开始将原数组的键赋值为新数组的值,如果有重复的,则使用新值覆盖旧值。整个函数的时间复杂度也是O(n)。因此,使用了array_flip之后再使用array_keys的时间复杂度是O(n)。

接下来,我们看看array_unique函数的源码。点击链接查看原始代码。


/* {{{ proto array array_unique(array input [, int sort_flags])
 Removes duplicate values from array */
PHP_FUNCTION(array_unique)
{
 // 定义变量
 zval *array, *tmp;
 Bucket *p;
 struct bucketindex {
 Bucket *b;
 unsigned int i;
 };
 struct bucketindex *arTmp, *cmpdata, *lastkept;
 unsigned int i;
 long sort_type = PHP_SORT_STRING;

 // 解析参数
 if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a|l", &array, &sort_type) == FAILURE) {
 return;
 }

 // 设置比较函数
 php_set_compare_func(sort_type TSRMLS_CC);

 // 初始化返回数组
 array_init_size(return_value, zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(array)));
 // 将值拷贝到新数组
 zend_hash_copy(Z_ARRVAL_P(return_value), Z_ARRVAL_P(array), (copy_ctor_func_t) zval_add_ref, (void *)&tmp, sizeof(zval*));

 if (Z_ARRVAL_P(array)->nNumOfElements <= 1) { /* 什么都不做 */
 return;
 }

 /* 根据target_hash buckets的指针创建数组并排序 */
 arTmp = (struct bucketindex *) pemalloc((Z_ARRVAL_P(array)->nNumOfElements + 1) * sizeof(struct bucketindex), Z_ARRVAL_P(array)->persistent);
 if (!arTmp) {
 zval_dtor(return_value);
 RETURN_FALSE;
 }
 for (i = 0, p = Z_ARRVAL_P(array)->pListHead; p; i++, p = p->pListNext) {
 arTmp[i].b = p;
 arTmp[i].i = i;
 }
 arTmp[i].b = NULL;
 // 排序
 zend_qsort((void *) arTmp, i, sizeof(struct bucketindex), php_array_data_compare TSRMLS_CC);

 /* 遍历排序好的数组,然后删除重复的元素 */
 lastkept = arTmp;
 for (cmpdata = arTmp + 1; cmpdata->b; cmpdata++) {
 if (php_array_data_compare(lastkept, cmpdata TSRMLS_CC)) {
 lastkept = cmpdata;
 } else {
 if (lastkept->i > cmpdata->i) {
 p = lastkept->b;
 lastkept = cmpdata;
 } else {
 p = cmpdata->b;
 }
 if (p->nKeyLength == 0) {
 zend_hash_index_del(Z_ARRVAL_P(return_value), p->h);
 } else {
 if (Z_ARRVAL_P(return_value) == &EG(symbol_table)) {
 zend_delete_global_variable(p->arKey, p->nKeyLength - 1 TSRMLS_CC);
 } else {
 zend_hash_quick_del(Z_ARRVAL_P(return_value), p->arKey, p->nKeyLength, p->h);
 }
 }
 }
 }
 pefree(arTmp, Z_ARRVAL_P(array)->persistent);
}
/* }}} */

可以看到,这个函数初始化一个新的数组,然后将值拷贝到新数组,然后在45行调用排序函数对数组进行排序,排序的算法是zend引擎的块树排序算法。接着遍历排序好的数组,删除重复的元素。整个函数开销最大的地方就在调用排序函数上,而快排的时间复杂度是O(nlogn),因此,该函数的时间复杂度是O(nlogn)。

结论

因为array_unique底层调用了快排算法,加大了函数运行的时间开销,导致整个函数的运行较慢。这就是为什么array_keys比array_unique函数更快的原因。

array_keys array_unique