PHP数组实际占用内存大小的分析

来源：互联网发布：淘宝消费报告数据分析编辑：程序博客网时间：2024/04/30 11:31

我们在前面的PHP高效写法提到，尽量不要复制变量，特别是数组。一般来说，php数组的内存利用率只有 1/10, 也就是说，一个在C语言里面100M 内存的数组，在PHP里面就要1G。下面我们可以粗略的估算PHP数组占用内存的大小,首先我们测试1000个元素的整数占用的内存：

<?php
echo memory_get_usage() , ' ';
$start = memory_get_usage();
$a = Array();
for ($i=0; $i<1000; $i++) {
$a[$i] = $i + $i;
}
$mid = memory_get_usage();
echo memory_get_usage() , ' ';
for ($i=1000; $i<2000; $i++) {
$a[$i] = $i + $i;
}
$end = memory_get_usage();
echo memory_get_usage() , ' ';
echo 'argv:', ($mid - $start)/1000 ,'bytes' , ' ';
echo 'argv:',($end - $mid)/1000 ,'bytes' , ' ';

输出是:

353352
437848
522024
argv:84.416bytes
argv:84.176bytes

大概了解1000 个元素的整数数组需要占用 82k 内存，平均每个元素占用 84 个字节。而纯 C 中整体只需要 4k(一个整型占用4byte * 1000 )。memory_get_usage() 返回的结果并不是全是被数组占用了，还要包括一些 PHP 运行本身分配的一些结构，可能用内置函数生成的数组更接近真实的空间:

<?php
$start = memory_get_usage();
$a = array_fill(0, 10000, 1);
$mid = memory_get_usage(); //10k elements array;
echo 'argv:', ($mid - $start )/10000,'byte' , ' ';
$b = array_fill(0, 10000, 1);
$end = memory_get_usage(); //10k elements array;
echo 'argv:', ($end - $mid)/10000 ,'byte' , ' ';

得到:
argv:54.5792byte
argv:54.5784byte

从这个结果来看似乎一个数组元素大约占用了54个字节左右。

首先看一下32位机c语言各种类型占用的字节：

#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类型来代表数字，没有使用int类型
大家都明白PHP是一种弱类型的语言，它不会去区分变量的类型，没有int float char *之类的概念。
我们看看php在zend里面存储的变量，PHP中每个变量都有对应的 zval， Zval结构体定义在Zend/zend.h里面，其结构:

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

PHP使用一种UNION结构来存储变量的值,即zvalue_value 是一个union，UNION变量所占用的内存是由最大

成员数据空间决定。

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;

最大成员数据空间是struct str，指针占*val用4字节，INT占用4字节，共8字节。

struct zval占用的空间为8+4+1+1 = 14字节，

其实呢，在zval中数组，字符串和对象还需要另外的存储结构，数组则是一个 HashTable:

HashTable结构体定义在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 结构需要 39 个字节，每个数组元素存储在 Bucket 结构中:

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

Bucket 结构需要 33 个字节，键长超过四个字节的部分附加在 Bucket 后面，而元素值很可能是一个 zval 结构，另外每个数组会分配一个由 arBuckets 指向的 Bucket 指针数组，虽然不能说每增加一个元素就需要一个指针，但是实际情况可能更糟。这么算来一个数组元素就会占用 54 个字节，与上面的估算几乎一样。

一个空数组至少会占用 14(zval) + 39(HashTable) + 33(arBuckets) = 86 个字节，作为一个变量应该在符号表中有个位置，也是一个数组元素，因此一个空数组变量需要 118 个字节来描述和存储。从空间的角度来看，小型数组平均代价较大，当然一个脚本中不会充斥数量很大的小型数组，可以以较小的空间代价来获取编程上的快捷。但如果将数组当作容器来使用就是另一番景象了，实际应用经常会遇到多维数组，而且元素居多。比如10k个元素的一维数组大概消耗540k内存，而10k x 10 的二维数组理论上只需要 6M 左右的空间，但是按照 memory_get_usage 的结果则两倍于此，[10k,5,2]的三维数组居然消耗了23M，小型数组果然是划不来的。

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