基本を超えて：PHPのアレイ内部に深く飛び込む

PHPアレイは、従来の連続メモリアレイではなく、本質的に順序付けられたハッシュテーブルです。 1.ハッシュ関数を介したO（1）平均検索を実現し、双方向のリンクリストで挿入順序を維持します。 2。各要素は、キー、ハッシュ値、ZVALへのポインター、リンクされたリストポインターなど、バケツに保存されます。 3.キータイプは自動的に変換されます。文字列番号は整数に、フローティングポイントの切り捨て、ブール値は0/1に、nullから空の文字列。 4.各要素は多くのメモリを消費します（ZVALは約16〜24バイト、バケットは約72バイトです）。 5。リーチトラバーサルはリンクリストに基づいており、順序は安定していますが、array_reverseを再構築する必要があります。 6.ハッシュ競合は、ルックアップをO（n）に変化させる可能性があり、PHP 7.2は無作為化ハッシュ防御衝突攻撃を導入します。 7。配列の割り当ては、コピーオンワイト（牛）を使用し、参照は同じハッシュテーブルを共有します。 8。実際の開発では、大規模なデータを配列にロードすることを避け、ジェネレーターの使用を優先し、array_key_existsとarray_keysを注意し、存在チェックのためにISSETを推奨する必要があります。これらのメカニズムを理解することで、パフォーマンスとメモリの使用量を最適化し、最終的に効率的なPHPプログラミングを実装します。

毎日PHPアレイを使用すると、当たり前のことと思っています。それらは柔軟です - リスト、辞書、スタック、または擬似オブジェクトとして使用されます。しかし、ボンネットではどうなりますか？特に高負荷アプリケーションでは、PHPのパフォーマンスとメモリの使用量を真にマスターするには、基本を超えてPHPのアレイ内部を理解する必要があります。

Cなどの低レベルの言語のアレイとは異なり、PHPアレイはメモリの単純な連続ブロックではありません。代わりに、それらは順序付けられたハッシュテーブルとして実装されます。これは、高速キー価値のルックアップと順序付けられたトラバーサルの両方を可能にする強力なハイブリッド構造です。これがどのように機能するかを分解しましょう。

PHPアレイが実際にハッシュテーブルである方法

コアでは、PHPアレイは順序付けられたハッシュテーブル（リンクリストを持つハッシュテーブルとも呼ばれます）です。この二重の性質は次のことを可能にします：

• 高速キーベースのアクセス（平均O（1）ハッシュ経由のルックアップ）
• 維持された挿入順序（二重リンクリスト経由）

これがあなたができる理由です：

 $ array ['name'] = 'john';
$ array [42] = 'Answer';
$ array ['3.14'] = 'pi';

…そして、PHPは文字列、整数、さらには数値文字列をシームレスに処理します。

内部的には、PHPはZend Engineのハッシュテーブル構造を使用します。

• キーをバケツにマッピングするハッシュ関数
• キー価値ペア（zvals）を保存するバケット
• 挿入順序でエントリを接続するダブルリンクリスト
• 高速インデックス作成のためのサイズフィールドとハッシュテーブルマスク

配列内の各要素はバケットに保存され、バケツはキーのハッシュに基づいてハッシュテーブルアレイにグループ化されます。衝突（2つのキーが同じインデックスにハッシュする場合）は、チェーンを介して解決されます。

重要な内部：ZVAL、バケット、およびジャグリングタイプ

1。ZVALS ：ユニバーサルバリューコンテナ

PHPのすべての値（int、string、またはobject）は、 zval （zend値）に保存されています。 PHP 7では、 zvalは次のようなコンパクトな構造体です。

• 実際の値（またはポインター）
• タイプタグ（例：is_long、is_string）
• 参照カウント（GCの場合）
• ごみ収集情報

アレイに値を割り当てるとき：

 $ arr ['key'] = 42;

PHPは、タイプIS_LONGと値42搭載したZVALを作成し、ハッシュテーブルに保存します。

2。バケツ：キーと価値のペアがライブ

ハッシュテーブルの各バケットには次のものが含まれています。

• キーのハッシュ
• キー自体（文字列または数値のいずれか）
• Zvalへのポインタ
• 衝突チェーンの次のポイント
• H（整数のようなキーに使用される数値ハッシュキー）

文字列キーの場合、完全な文字列が保存されます。数値キー（弦楽額を含む）の場合、PHPは可能な場合は内部的に整数に正規化します。

3。キーの強制を入力します

PHPは静かに配列キーを正常化します：

 $ arr [1] = 'one';
$ arr ['1'] = 'string one'; //前に上書きします！
$ arr [1.9] = 'float'; //キー1になり、もう一度上書きします

これは次のとおりです。

• 数値に見える文字列キー→整数に変換されます
• フロート→整数に切り捨てられます（丸くない！）
• true →1、 false →0、 null → ''（空の文字列）

したがって、ハッシュテーブルは長いまたはひもキーのみを許可します。他のすべてのものが強制されます。

メモリオーバーヘッド：大きなアレイが高価な理由

PHPアレイは単なるデータではなく、メタデータが多いです。各要素について、あなたは保存しています：

だから、次のような単純な配列

$ array = [1、2、3];

…3つの整数だけでなく、数百バイトを使用する場合があります。

これが、PHPアレイに100,000行をロードすると、数十メガバイトを消費できる理由です。

？ヒント：可能な場合はすべてを配列にロードする代わりに、ジェネレーターまたは反復処理を使用します。

パフォーマンスへの影響

反復順序は予測可能です（ただし無料ではありません）

PHPアレイは、リンクリストを介して挿入順序を維持するため、 foreach高速で一貫しています。

 foreach（$ array as $ key => $ value）{...}

内部的には、PHPはハッシュテーブルではなく、リンクされたバケツのリストに従います。そのため、順序は並べ替えずに保存されます。

しかし、これも意味します：

• array_reverse()ハッシュテーブル全体を再構築する必要があります（o（n））
• ksort()キーに基づいてリンクされたリストを再配置しますが、再ハッシュしません

ハッシュの衝突により、物事が遅くなる可能性があります

最悪のシナリオ（例えば、多くの衝突キー）では、ルックアップはO（1）の代わりにO（n）に分解されます。実際にはまれですが、これはハッシュ衝突攻撃で活用される可能性があります（古いPHPバージョンのセキュリティ上の懸念）。

PHPは、予測可能な衝突を防ぐために、ランダム化ハッシュ関数（7.2以降）を使用するようになりました。

高度な動作：参照とコピーオンワイト

PHPアレイは、コピーオンワイト（牛）セマンティクスを使用します。

 $ a = [1、2、3];
$ b = $ a; //まだコピーがありません
$ b [] = 4; // $ bは本物のコピーを取得します

フードの下：

• $aと$b両方が同じハッシュテーブルを指します
• refcountが増加します
• 1つが変更された場合にのみ、PHPは完全なコピーを作成します

しかし、参照があります：

 $ b =＆$ a; //今、彼らは書き込みでも共有しています

エンジンはこれを追跡し、コピーを回避します。

これにより、配列の割り当てが効率的になりますが、コピーがいつ発生するかわからない場合は、微妙なバグを引き起こす可能性があります。

実用的な持ち帰り

PHPの配列内部を理解することで、より良い、より効率的なコードを書き込むのに役立ちます。

• memoryメモリ内の巨大な配列を避ける- ジェネレーター、イテレーター、またはチャンクで処理する
• Arrayキーに注意してください- 数値文字列は整数になり、上書きを引き起こす可能性があります
• hassed可能な場合は、 array_key_exists()よりもisset()を好みますisset()はハッシュテーブルを直接使用します（より速く）
• array_keys($arr, $search)慎重に使用します- それはo（n）であり、ハッシュによって最適化されていません
• ✅メモリの使用量が少ないと仮定しないでください- アレイは強力ですが高価です

基本的に、PHPアレイは従来の意味での配列ではありません。それらは洗練され、柔軟で、便利ですが、記憶とパフォーマンスのトレードオフが伴います。それらがどのように機能するかを知ることで、特にスケーリングするときは、それらを賢く使用できます。

それは魔法ではありません。リンクされたリストがあり、多くの巧妙なエンジニアリングを備えたハッシュテーブルです。しかし今、あなたは$arr['hello'] = 'world'; 。

以上が基本を超えて：PHPのアレイ内部に深く飛び込むの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。