PHP数组实际占用内存大小原理解析

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

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

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10kx 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。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。