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：

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<?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：

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#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:

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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。

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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.

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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:

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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。

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