PHP 循环的写法对性能的影响

看过一个博客讨论计算机的体系结构对程序性能的影响，源程序是使用.net写的，我想测试一下PHP是和这种情况一致，下面是程序的源码部分：

<?php $n = 1<<10;$arr = array();for($x = 0; $x < $n; $x++){for($y = 0; $y < $n; $y++){$arr[$x][$y] = $x;}}function sumA(array $arr, $n){$sum = 0;for($y = 0; $y < $n; $y++){for($x = 0; $x < $n; $x++){$sum += $arr[$x][$y];}}return $sum;}function sumB(array $arr, $n){$sum = 0;for($x = 0; $x < $n; $x++){for($y = 0; $y < $n; $y++){$sum += $arr[$x][$y];}}return $sum;}

测试的结果如下：

可以看出，sumB的性能几乎是sumA的一半，而两个函数的功能完全相同，只是循环的方式不同，sumA是先循环靠近内部的，sumB是循环最外部的。两种不同的循环方式带来完全两种不同的程序性能，原博客解释说是因为CPU的高速缓存的原因。

因为，前面构造的二维数据是连续的，因此他们在内存中的存储方式也是连续的，类似这样的顺序存储：

$arr[0][0]、$arr[0][1]、$arr[0][2]、$arr[0][3]、$arr[0][4]……

而sumB的循环方式恰好是按照数据在内存中存储的顺序来读取的，这就可以充分的利用CPU的告诉缓存了，因为CPU在读取某个内存单元的数据时会顺便把其相邻单元的数据一起取出，存储到高速缓存中，也就是CPU的一级缓存、二级缓存、三级缓存等，当程序的下一条指令是需这些相邻的内存单元的数据时，CPU首先查看告诉缓存中有没有这些数据，如果有，就直接取出，不再进行寻址读取内存中的数据，从而节省了时间。而sumA的循环方式是跳跃式的读取内存单元中的数据，这样CPU每次读取数据时都无法命中高速缓存，每次都要从内存中读取，因此效率较低。

下面，我们在增加一个函数sumC,源代码如下：

function sumC(array $arr, $n){$sum = 0;for($x = $n-1; $x >= 0; $x--){for($y = $n-1; $y >= 0; $y--){$sum += $arr[$x][$y];}}return $sum;}

测试的结果如下：

从结果可以看出，sumC的性能又稍微比sumB好一点点，这又是为什么呢？

比较sumB与sumC的代码可以看出，sumC的循环方式是从后面往前面循环的，也就是从最后赋值的的单元开始取值，这种循环方式符合栈的先进后出的特点，最先赋值的单元被push到最下面，最后赋值的单元在最上面，sumC的取值方式每次都是从栈的最上面一个单元pop出值，完全按照栈的操作方式，不会出现跳跃，因此速度也就更快了。

上面的三个函数都是从程序的源代码上分析性能的好坏，其实针对数组的循环操作，最好的方式是使用PHP自带的优化过的foreach循环，这里我们用sumD函数来说明：

function sumD(array $arr, $n){$sum = 0;foreach($arr as $item){foreach($item as $value){$sum += $value;}}return $sum;}

下面的是最终的测试结果，可以看出PHP优化过的foreach循环还是最快的：