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PHP中array_keys和array_unique函数源码的分析

2019年12月08日 我爱编程 暂无评论

性能分析:从运行性能上分析，看看下面的测试代码：

  1. $test=array();
  3. for($run=0; $run<10000; $run++)
  5. $test[]=rand(0,100);
  7. $time=microtime(true);
  9. $out = array_unique($test);
  11. $time=microtime(true)-$time;
  13. echo 'Array Unique: '.$time."\n";
  15. $time=microtime(true);
  17. $out=array_keys(array_flip($test));
  19. $time=microtime(true)-$time;
  21. echo 'Keys Flip: '.$time."\n";
  23. $time=microtime(true);
  25. $out=array_flip(array_flip($test));
  27. $time=microtime(true)-$time;
  29. echo 'Flip Flip: '.$time."\n";

运行结果如下：

从上图可以看到，使用array_unique函数需要0.069s;使用array_flip后再使用array_keys函数需要0.00152s;使用两次array_flip函数需要0.00146s。

测试结果表明，使用array_flip后再调用array_keys函数比array_unique函数快。那么，具体原因是什么呢？让我们看看在PHP底层，这两个函数是怎么实现的。

源码分析:

  1. /* {{{ proto array array_keys(array input [, mixed search_value[, bool strict]])
  3.   Return just the keys from the input array, optionally only for the specified       search_value */
  5. PHP_FUNCTION(array_keys)
  7. {
  9.   //变量定义
  11.   zval *input,        /* Input array */
  13.      *search_value = NULL,  /* Value to search for */
  15.      **entry,        /* An entry in the input array */
  17.       res,          /* Result of comparison */
  19.      *new_val;        /* New value */
  21.   int  add_key;        /* Flag to indicate whether a key should be added */
  23.   char *string_key;      /* String key */
  25.   uint  string_key_len;
  27.   ulong num_key;        /* Numeric key */
  29.   zend_bool strict = 0;    /* do strict comparison */
  31.   HashPosition pos;
  33.   int (*is_equal_func)(zval *, zval *, zval * TSRMLS_DC) = is_equal_function;
  37.   //程序解析参数
  39.   if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a|zb", &input, &search_value, &strict) == FAILURE) {
  41.     return;
  43.   }
  47.   // 如果strict是true，则设置is_equal_func为is_identical_function，即全等比较
  49.   if (strict) {
  51.     is_equal_func = is_identical_function;
  53.   }
  57.   /* 根据search_vale初始化返回的数组大小 */
  59.   if (search_value != NULL) {
  61.     array_init(return_value);
  63.   } else {
  65.     array_init_size(return_value, zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(input)));
  67.   }
  69.   add_key = 1;
  73.   /* 遍历输入的数组参数，然后添加键值到返回的数组 */
  75.   zend_hash_internal_pointer_reset_ex(Z_ARRVAL_P(input), &pos);//重置指针
  77.   //循环遍历数组
  79.   while (zend_hash_get_current_data_ex(Z_ARRVAL_P(input), (void **)&entry, &pos) == SUCCESS) {
  81.     // 如果search_value不为空
  83.     if (search_value != NULL) {
  85.       // 判断search_value与当前的值是否相同，并将比较结果保存到add_key变量
  87.       is_equal_func(&res, search_value, *entry TSRMLS_CC);
  89.       add_key = zval_is_true(&res);
  91.     }
  95.     if (add_key) {
  97.       // 创建一个zval结构体
  99.       MAKE_STD_ZVAL(new_val);
  103.       // 根据键值是字符串还是整型数字将值插入到return_value中
  105.       switch (zend_hash_get_current_key_ex(Z_ARRVAL_P(input), &string_key, &string_key_len, &num_key, 1, &pos)) {
  107.         case HASH_KEY_IS_STRING:
  109.           ZVAL_STRINGL(new_val, string_key, string_key_len - 1, 0);
  111.           // 此函数负责将值插入到return_value中，如果键值已存在，则使用新值更新对应的值，否则直接插入
  113.           zend_hash_next_index_insert(Z_ARRVAL_P(return_value), &new_val, sizeof(zval *), NULL);
  115.           break;
  119.         case HASH_KEY_IS_LONG:
  121.           Z_TYPE_P(new_val) = IS_LONG;
  123.           Z_LVAL_P(new_val) = num_key;
  125.           zend_hash_next_index_insert(Z_ARRVAL_P(return_value), &new_val, sizeof(zval *), NULL);
  127.           break;
  129.       }
  131.     }
  135.     // 移动到下一个
  137.     zend_hash_move_forward_ex(Z_ARRVAL_P(input), &pos);
  139.   }
  141. }
  143. /* }}} */

以上是array_keys函数底层的源码。为方便理解，笔者添加了一些中文注释。如果需要查看原始代码，可以点击查看。这个函数的功能就是新建一个临时数组，然后将键值对重新复制到新的数组，如果复制过程中有重复的键值出现，那么就用新的值替换。

这个函数的主要步骤是地57和63行调用的zend_hash_next_index_insert函数。该函数将元素插入到数组中，如果出现重复的值，则使用新的值更新原键值指向的值，否则直接插入，时间复杂度是O(n)。

  1. /* {{{ proto array array_flip(array input)
  3.   Return array with key <-> value flipped */
  5. PHP_FUNCTION(array_flip)
  7. {
  9.   // 定义变量
  11.   zval *array, **entry, *data;
  13.   char *string_key;
  15.   uint str_key_len;
  17.   ulong num_key;
  19.   HashPosition pos;
  21.   // 解析数组参数
  23.   if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a", &array) == FAILURE) {
  25.     return;
  27.   }
  30.   // 初始化返回数组
  32.   array_init_size(return_value, zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(array)));
  34.   // 重置指针
  36.   zend_hash_internal_pointer_reset_ex(Z_ARRVAL_P(array), &pos);
  38.   // 遍历每个元素，并执行键<->值交换操作
  40.   while (zend_hash_get_current_data_ex(Z_ARRVAL_P(array), (void **)&entry, &pos) == SUCCESS) {
  42.     // 初始化一个结构体
  44.     MAKE_STD_ZVAL(data);
  46.     // 将原数组的值赋值为新数组的键
  48.     switch (zend_hash_get_current_key_ex(Z_ARRVAL_P(array), &string_key, &str_key_len, &num_key, 1, &pos)) {
  50.       case HASH_KEY_IS_STRING:
  52.         ZVAL_STRINGL(data, string_key, str_key_len - 1, 0);
  54.         break;
  56.       case HASH_KEY_IS_LONG:
  58.         Z_TYPE_P(data) = IS_LONG;
  60.         Z_LVAL_P(data) = num_key;
  62.         break;
  64.     }
  65.     // 将原数组的键赋值为新数组的值，如果有重复的，则使用新值覆盖旧值
  67.     if (Z_TYPE_PP(entry) == IS_LONG) {
  69.       zend_hash_index_update(Z_ARRVAL_P(return_value), Z_LVAL_PP(entry), &data, sizeof(data), NULL);
  71.     } else if (Z_TYPE_PP(entry) == IS_STRING) {
  73.       zend_symtable_update(Z_ARRVAL_P(return_value), Z_STRVAL_PP(entry), Z_STRLEN_PP(entry) + 1, &data, sizeof(data), NULL);
  75.     } else {
  77.       zval_ptr_dtor(&data); /* will free also zval structure */
  79.       php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "Can only flip STRING and INTEGER values!");
  81.     }
  83.     // 下一个
  85.     zend_hash_move_forward_ex(Z_ARRVAL_P(array), &pos);
  87.   }
  89. }
  91. /* }}} */

上面就是是array_flip函数的源码。点击链接查看原始代码。这个函数主要的做的事情就是创建一个新的数组，遍历原数组。在26行开始将原数组的值赋值为新数组的键，然后在37行开始将原数组的键赋值为新数组的值，如果有重复的，则使用新值覆盖旧值。整个函数的时间复杂度也是O(n)。因此，使用了array_flip之后再使用array_keys的时间复杂度是O(n)。

接下来，我们看看array_unique函数的源码。点击链接查看原始代码。

  1. /* {{{ proto array array_unique(array input [, int sort_flags])
  3.   Removes duplicate values from array */
  5. PHP_FUNCTION(array_unique)
  7. {
  9.   // 定义变量
  11.   zval *array, *tmp;
  13.   Bucket *p;
  15.   struct bucketindex {
  17.     Bucket *b;
  19.     unsigned int i;
  21.   };
  23.   struct bucketindex *arTmp, *cmpdata, *lastkept;
  25.   unsigned int i;
  27.   long sort_type = PHP_SORT_STRING;
  31.   // 解析参数
  33.   if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a|l", &array, &sort_type) == FAILURE) {
  35.     return;
  37.   }
  41.   // 设置比较函数
  43.   php_set_compare_func(sort_type TSRMLS_CC);
  47.   // 初始化返回数组
  49.   array_init_size(return_value, zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(array)));
  51.   // 将值拷贝到新数组
  53.   zend_hash_copy(Z_ARRVAL_P(return_value), Z_ARRVAL_P(array), (copy_ctor_func_t) zval_add_ref, (void *)&tmp, sizeof(zval*));
  57.   if (Z_ARRVAL_P(array)->nNumOfElements <= 1) {  /* 什么都不做 */
  59.     return;
  61.   }
  65.   /* 根据target_hash buckets的指针创建数组并排序 */
  67.   arTmp = (struct bucketindex *) pemalloc((Z_ARRVAL_P(array)->nNumOfElements + 1) * sizeof(struct bucketindex), Z_ARRVAL_P(array)->persistent);
  69.   if (!arTmp) {
  71.     zval_dtor(return_value);
  73.     RETURN_FALSE;
  75.   }
  77.   for (i = 0, p = Z_ARRVAL_P(array)->pListHead; p; i++, p = p->pListNext) {
  79.     arTmp[i].b = p;
  81.     arTmp[i].i = i;
  83.   }
  85.   arTmp[i].b = NULL;
  87.   // 排序
  89.   zend_qsort((void *) arTmp, i, sizeof(struct bucketindex), php_array_data_compare TSRMLS_CC);
  93.   /* 遍历排序好的数组，然后删除重复的元素 */
  95.   lastkept = arTmp;
  97.   for (cmpdata = arTmp + 1; cmpdata->b; cmpdata++) {
  99.     if (php_array_data_compare(lastkept, cmpdata TSRMLS_CC)) {
  101.       lastkept = cmpdata;
  103.     } else {
  105.       if (lastkept->i > cmpdata->i) {
  107.         p = lastkept->b;
  109.         lastkept = cmpdata;
  111.       } else {
  113.         p = cmpdata->b;
  115.       }
  117.       if (p->nKeyLength == 0) {
  119.         zend_hash_index_del(Z_ARRVAL_P(return_value), p->h);
  121.       } else {
  123.         if (Z_ARRVAL_P(return_value) == &EG(symbol_table)) {
  125.           zend_delete_global_variable(p->arKey, p->nKeyLength - 1 TSRMLS_CC);
  127.         } else {
  129.           zend_hash_quick_del(Z_ARRVAL_P(return_value), p->arKey, p->nKeyLength, p->h);
  131.         }
  133.       }
  135.     }
  137.   }
  139.   pefree(arTmp, Z_ARRVAL_P(array)->persistent);
  141. }
  143. /* }}} */

可以看到，这个函数初始化一个新的数组，然后将值拷贝到新数组，然后在45行调用排序函数对数组进行排序，排序的算法是zend引擎的块树排序算法。接着遍历排序好的数组，删除重复的元素。整个函数开销最大的地方就在调用排序函数上，而快排的时间复杂度是O(nlogn)，因此，该函数的时间复杂度是O(nlogn)。

结论:

因为array_unique底层调用了快排算法，加大了函数运行的时间开销，导致整个函数的运行较慢。这就是为什么array_keys比array_unique函数更快的原因。

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