经常会有人问我, PHP的数组, 如果用foreach来访问, 遍历的顺序是固定的么? 以什么顺序遍历呢?
比如:
复制代码 代码如下:
<?php
$arr['laruence'] = 'huixinchen';
$arr['yahoo'] = 2007;
$arr['baidu'] = 2008;
foreach ($arr as $key => $val) {
//结果是什么?
}
又比如:
复制代码 代码如下:
<?php
$arr[2] = 'huixinchen';
$arr[1] = 2007;
$arr[0] = 2008;
foreach ($arr as $key => $val) {
//现在结果又是什么?
}
要完全了解清楚这个问题, 我想首先应该要大家了解PHP数组的内部实现结构………
PHP的数组
在PHP中, 数组是用一种HASH结构(HashTable)来实现的, PHP使用了一些机制, 使得可以在O(1)的时间复杂度下实现数组的增删, 并同时支持线性遍历和随机访问.
之前的文章中也讨论过, PHP的HASH算法, 基于此, 我们做进一步的延伸.
认识HashTable之前, 首先让我们看看HashTable的结构定义, 我加了注释方便大家理解:
复制代码 代码如下:
typedef struct _hashtable {
uint nTableSize; /* 散列表大小, Hash值的区间 */
uint nTableMask; /* 等于nTableSize -1, 用于快速定位 */
uint nNumOfElements; /* HashTable中实际元素的个数 */
ulong nNextFreeElement; /* 下个空闲可用位置的数字索引 */
Bucket *pInternalPointer; /* 内部位置指针, 会被reset, current这些遍历函数使用 */
Bucket *pListHead; /* 头元素, 用于线性遍历 */
Bucket *pListTail; /* 尾元素, 用于线性遍历 */
Bucket **arBuckets; /* 实际的存储容器 */
dtor_func_t pDestructor;/* 元素的析构函数(指针) */
zend_bool persistent;
unsigned char nApplyCount; /* 循环遍历保护 */
zend_bool bApplyProtection;
#if ZEND_DEBUG
int inconsistent;
#endif
} HashTable;
关于nApplyCount的意义, 我们可以通过一个例子来了解:
复制代码 代码如下:
<?php
$arr = array(1,2,3,4,5,);
$arr[] = &$arr;
var_export($arr); //Fatal error: Nesting level too deep - recursive dependency?
这个字段就是为了防治循环引用导致的无限循环而设立的.
查看上面的结构, 可以看出, 对于HashTable, 关键元素就是arBuckets了, 这个是实际存储的容器, 让我们来看看它的结构定义:
复制代码 代码如下:
typedef struct bucket {
ulong h; /* 数字索引/hash值 */
uint nKeyLength; /* 字符索引的长度 */
void *pData; /* 数据 */
void *pDataPtr; /* 数据指针 */
struct bucket *pListNext; /* 下一个元素, 用于线性遍历 */
struct bucket *pListLast; /* 上一个元素, 用于线性遍历 */
struct bucket *pNext; /* 处于同一个拉链中的下一个元素 */
struct bucket *pLast; /* 处于同一拉链中的上一个元素 */
char arKey[1]; /* 节省内存,方便初始化的技巧 */
} Bucket;
我们注意到, 最后一个元素, 这个是flexible array技巧, 可以节省内存,和方便初始化的一种做法, 有兴趣的朋友可以google flexible array.
h是元素的Hash值,对于数字索引的元素,h为直接索引值(通过nKeyLength=0来表示是数字索引).而对于字符串索引来说, 索引值保存在arKey中, 索引的长度保存在nKeyLength中.
在Bucket中，实际的数据是保存在pData指针指向的内存块中，通常这个内存块是系统另外分配的。但有一种情况例外，就是当Bucket保存 的数据是一个指针时，HashTable将不会另外请求系统分配空间来保存这个指针，而是直接将该指针保存到pDataPtr中，然后再将pData指向本结构成员的地址。这样可以提高效率，减少内存碎片。由此我们可以看到PHP HashTable设计的精妙之处。如果Bucket中的数据不是一个指针，pDataPtr为NULL(本段来自Altair的”Zend HashTable详解”)
结合上面的HashTable结构, 我们来说明下HashTable的总结构图:
HashTable的pListhHead指向线性列表形式下的第一个元素, 上图中是元素1, pListTail指向的是最后一个元素0, 而对于每一个元素pListNext就是红色线条画出的线性结构的下一个元素, 而pListLast是上一个元素.
pInternalPointer指向当前的内部指针的位置, 在对数组进行顺序遍历的时候, 这个指针指明了当前的元素.
当在线性(顺序)遍历的时候, 就会从pListHead开始, 顺着Bucket中的pListNext/pListLast, 根据移动pInternalPointer, 来实现对所有元素的线性遍历.
比如, 对于foreach, 如果我们查看它生成的opcode序列, 我们可以发现, 在foreach之前, 会首先有个FE_RESET来重置数组的内部指针, 也就是pInternalPointer(关于foreach可以参看深入理解PHP原理之foreach), 然后通过每次FE_FETCH来递增pInternalPointer,从而实现顺序遍历.
类似的, 当我们使用, each/next系列函数来遍历的时候, 也是通过移动数组的内部指针而实现了顺序遍历, 这里有一个问题, 比如:
复制代码 代码如下: