剖析PHP底層陣列是如何實現的

php是一門入門容易，使用範圍廣泛的語言，以其靈活性以及web後端開發被很多人熟知，也被很多人戲稱「php是世界上最好的語言」。本人是一名「忠實」的phper，相信用過php的程式設計師都會體會到php陣列的靈活性，相對傳統的c語言，使用起來很是方便，擁有關聯陣列（key值可以是字串），不需要預定義陣列空間大小，關聯陣列，不需要指定key的快速索引賦值等等便利方法，這段時間研究了一下php陣列的底層結構，並總結分析，裡面含有一些我自己的猜想，如有錯誤請指出。

雜湊結構是一種非常重要的資料結構，他是一種通過key對映到value的結構，由於其特性，可以在大部分的情況下讓查詢和插入的效率達到o(1)，在很多語言或者系統裡面都有顯性得體現出來，具體的實現思路有很多種。詳細的介紹可以看我的部落格資料結構之雜湊結構

php的陣列是用鏈位址法的雜湊結構去實現的，鍊錶是雙向鍊錶，這樣既可以動態分配陣列空間，也可以通過key值去計算hash值去訪問對應的元素，是一種非常高效的資料結構。

下面是php bucket的結構，bucket是乙個基本結點的結構，bucket是以存放基本元素的容器，可以簡單理解為陣列元素的房子。

typedef struct bucketbucket;
const char * pdata; //模擬記錄php資料，原來是void *pdata和 void *pdataptr
}bucket;

下面是php hashtable結構，hashtable是用以儲存bucket陣列和bucket資訊的雜湊表結構，採用雙向鍊錶的拉鍊法結構。

typedef struct hashtable
}

可能首次去看資料結構可能會覺得有點難受，密密麻麻的一堆東西，下面我會乙個個分析資料字段。

1.h（雜湊值）

通過key對映的雜湊值（未經過糾正）h，為了讓不同key值均勻分配到雜湊表的各個位置，必須要有乙個好的雜湊函式，而php選用的是time33演算法，也就是下面的演算法（簡化版）。

ulong hash(const char* key)
return hash;
}

當然啦在php的具體實現細節又會有點不同，但是原理是差不多的。

2.nkeylength（字元的個數）

如果使用的是關聯索引，那麼此處nkeylength就是字元的個數，比如說$arr['key']='value' ，那麼這個值就為3，如果是索引陣列，此字段就不會用上。

3.pnext plast （記錄該桶的前後桶）

4.plistnext（記錄該桶在資料上的後元素）

這個欄位從命名意思就可以看出，是鍊錶的指向後繼元素的指標。比如說作如下賦值。guangdong的plistnext指向beijing，beijing的plistnext指向shanghai.....

$arr[2]="guangdong";
$arr[1]="beijing";
$arr[3]="shanghai";
$arr[4]="zhejiang";

所以你如果用foreach去遍歷陣列，會發現乙個很有趣的現象。輸出的結果如下，居然不是按照陣列下標1,2,3,4順序去輸出，其實只要你理解了php的儲存陣列的資料結構你就很明白了。

2 => "guangdong"
1 => "beijing"
3 => "shanghai"
4 => "zhejiang"

他的資料結構如下圖顯示，第乙個元素是guangdong，然後來個元素beijing，於是guangdong的plistlast指向beijing，後面的元素同理。而foreach遍歷會從第乙個元素（也就是plisthead指向的bucket，詳看下文hashtable的介紹）去輸出，然後再指向下乙個元素，因此輸出的順序不是按照下標來的，而是按照賦值順序來的，這也是為什麼foreach遍歷陣列要比for遍歷要快的原因，因為for每次查詢元素都要去做一次雜湊對映查詢對應下標的bucket，而foreach只需要遍歷bucket鍊錶就好了。plistlast與plistnext同理，只是指向前乙個陣列元素。

5.arkey(用以儲存key值)

1.ntablesize(雜湊表的大小)

這是雜湊表的分配bucket空間的大小，缺省會分配8個bucket空間，當儲存元素個數大於8個就會儲存16個，如此下去，儲存的個數為2x大小，即8,16,32,64...

2.ntablemask(糾正掩碼)

用以糾正過長的雜湊值，值為ntablesize-1，比如說乙個我有乙個字元經過雜湊函式得出值為9，但是ntablesize為8，那該怎麼辦呢，存放到第1個位置吧，計算方法就是9 　　mod 8，但是在計算機裡面下標是從0開始，因此我們會使用&運算得出結果，9&7=1。

3.nnumofelements(陣列元素個數)

用以統計陣列元素的個數，php的count()元素其實就是獲取這個值。

4.nextfreeelement(下乙個空閒的元素)

用以儲存下乙個空閒的元素的值。當你的陣列是索引陣列，用到$arr=value賦值就會用到，如果你上次賦值的元素下標是100，那麼nextfreeelement就為101了。無關你的元素個數。

5.plisthead(鍊錶的頭部元素)

這個bucket指標從名字就可以看出來，用以指向鍊錶的頭部元素，例如你給乙個陣列第一次附上乙個值$arr=value1，那麼這個指標就是指向value1。

6.plisttail(鍊錶的尾部元素)

原理同上，只是指向尾部元素，每次來乙個新的陣列元素，plisttail就會指向它。

7.ninternalpointer(用以指向內部指向的元素)

如果我們用foreach遍歷陣列，這個指標就會指向當前遍歷的元素，用以儲存當前指向記錄。用到此項的還有current()，next()，prev()函式。

8.arbuckets(用以儲存bucket在c的內部陣列)

此項為指標的指標，可以用於操作bucket陣列。

下面列出一副圖來說明php的陣列結構（為版面清晰忽略了兩種指向前乙個bucket的指標：plistlast，plast）。

最後我大概猜想一下foreach函式的執行過程，首先是將ninternalpointer指向hashtable的第乙個buckets，也就是plisthead，如果不為空則輸出該元素，然後ninternapointer指向該bucket的下乙個元素，也就是plistnext，如此迴圈下去。

void foreach_print(hashtable *ht)
}

剖析PHP底層陣列是如何實現的

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棧的底層（陣列）實現和棧實現的綜合計算器

STL實現的底層資料結構簡介

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