### [PHP底层的高性能数据结构与实现方法](https://www.prosaas.cn/article/11294)

**Published:** 2023-11-08T11:42:49

**Author:** 5201314

**Excerpt:** PHP底层的高性能数据结构与实现方法，需要具体代码示例随着互联网应用的不断发展，PHP已经成为了一种广泛使用的…

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PHP底层的高性能数据结构与实现方法，需要具体代码示例

随着互联网应用的不断发展，PHP已经成为了一种广泛使用的服务器端脚本语言。然而，在大规模的Web应用中，PHP的性能问题成为了一个不容忽视的问题，很多大型网站都出现了性能瓶颈和系统崩溃的情况。

为了提高PHP的性能，我们需要了解PHP底层的高性能数据结构与实现方法。本文将介绍PHP的几种高性能数据结构及其实现方法，并提供相应的代码示例，帮助读者深入理解PHP的性能优化。

1.  数组

在PHP中，数组是最常用的数据结构之一。不过，PHP的数组实现采用了哈希表的方式，这会带来一些性能上的开销，特别是在对大量数据进行迭代操作时。

为了提高PHP的数组性能，我们可以使用C语言扩展来实现。

下面是一个简单的PHP扩展示例，该扩展实现了一个高性能的哈希表，可以用于存储大量的数据，并且支持各种数据类型的存储和访问。

typedef struct {
    zend\_ulong h;
    zval data;
} hashtable\_entry;

typedef struct {
    hashtable\_entry \*table;
    zend\_ulong num\_entries;
    zend\_ulong max\_entries;
    zend\_ulong rehash\_pos;
    zend\_ulong rehash\_size;
} hashtable;

typedef struct {
    zend\_object std;
    hashtable \*ht;
} hash\_table\_object;

static zend\_object \*hash\_table\_object\_new(zend\_class\_entry \*class\_type)
{
    hash\_table\_object \*intern = 
        (hash\_table\_object \*)ecalloc(1, sizeof(hash\_table\_object));
    zend\_object\_std\_init(&intern->std, class\_type);
    object\_properties\_init(&intern->std, class\_type);
    intern->std.handlers = &hash\_table\_object\_handlers;
    intern->ht = 
        (hashtable \*)emalloc(sizeof(hashtable));
    return &intern->std;
}

static void hash\_table\_object\_free(zend\_object \*object)
{
    hash\_table\_object \*intern = 
        hash\_table\_object\_from\_obj(object);
    if (intern->ht != NULL) {
        zend\_ulong i;
        for (i = 0; i < intern->ht->max\_entries; i++) {
            zval\_dtor(
                &intern->ht->table\[i\].data
            );
        }
        efree(intern->ht->table);
        efree(intern->ht);
    }
    zend\_object\_std\_dtor(object);
}

static void hash\_table\_put(hash\_table\_object \*intern, 
                           zval \*key, 
                           zval \*value)
{
    zend\_ulong idx;
    zend\_string \*str\_key;
    if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_STRING) {
        str\_key = Z\_STR\_P(key);
        idx = zend\_inline\_hash\_func(
            str\_key->val, str\_key->len
        ) % intern->ht->max\_entries;
    } else if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_LONG) {
        idx = Z\_LVAL\_P(key) % intern->ht->max\_entries;
    } else if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_DOUBLE) {
        idx = zend\_dval\_to\_lval(Z\_DVAL\_P(key)) % intern->ht->max\_entries;
    } else if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_TRUE) {
        idx = 1 % intern->ht->max\_entries;
    } else {
        idx = 0;
    }
    if (Z\_TYPE(intern->ht->table\[idx\].data) != IS\_NULL) {
        zval\_dtor(
            &intern->ht->table\[idx\].data
        );
    }
    intern->ht->table\[idx\].h = idx;
    ZVAL\_COPY\_VALUE(
        &intern->ht->table\[idx\].data, value
    );
}

static zval \*hash\_table\_get(hash\_table\_object \*intern, 
                             zval \*key)
{
    zend\_ulong idx;
    zend\_string \*str\_key;
    if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_STRING) {
        str\_key = Z\_STR\_P(key);
        idx = zend\_inline\_hash\_func(
            str\_key->val, str\_key->len
        ) % intern->ht->max\_entries;
    } else if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_LONG) {
        idx = Z\_LVAL\_P(key) % intern->ht->max\_entries;
    } else if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_DOUBLE) {
        idx = zend\_dval\_to\_lval(Z\_DVAL\_P(key)) % intern->ht->max\_entries;
    } else if (Z\_TYPE\_P(key) == IS\_TRUE) {
        idx = 1 % intern->ht->max\_entries;
    } else {
        idx = 0;
    }
    if (Z\_TYPE(intern->ht->table\[idx\].data) == IS\_NULL) {
        return NULL;
    } else {
        return &intern->ht->table\[idx\].data;
    }
}

static zend\_class\_entry \*hash\_table\_class\_entry;

static zend\_function\_entry hash\_table\_methods\[\] = {
    PHP\_ME(HashTable, put, arginfo\_hashtable\_put, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_ME(HashTable, get, arginfo\_hashtable\_get, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_FE\_END
};

static zend\_object\_handlers hash\_table\_object\_handlers;

static void hash\_table\_object\_init(zend\_class\_entry \*class\_type)
{
    hash\_table\_object\_handlers = 
        \*zend\_get\_std\_object\_handlers();
    hash\_table\_object\_handlers.offset = 
        XtOffsetOf(hash\_table\_object, std);
    hash\_table\_object\_handlers.free\_obj = 
        hash\_table\_object\_free;
    hash\_table\_object\_handlers.clone\_obj = 
        zend\_objects\_clone\_obj;
}

PHP\_MINIT\_FUNCTION(hash\_table)
{
    zend\_class\_entry ce;
    INIT\_CLASS\_ENTRY(ce, "HashTable", hash\_table\_methods);
    hash\_table\_class\_entry = zend\_register\_internal\_class(&ce);
    hash\_table\_class\_entry->create\_object =
        hash\_table\_object\_new;
    hash\_table\_object\_init(
        hash\_table\_class\_entry
    );
    return SUCCESS;
}

使用上述扩展，可以极大地提高PHP数组的性能，尤其适用于大规模数据的处理。

2.  堆

堆是一种常用的数据结构，可以用于优先队列、排序等操作。为了提高PHP的性能，我们可以使用C语言扩展来实现堆数据结构。

下面是一个简单的PHP扩展示例，该扩展实现了一个最小堆，可以用于排序、搜索等操作。

typedef struct {
    zend\_ulong size;
    zend\_ulong capacity;
    zval \*data;
} min\_heap;

static min\_heap \*min\_heap\_new()
{
    min\_heap \*heap = emalloc(sizeof(min\_heap));
    heap->size = 0;
    heap->capacity = 4;
    heap->data = emalloc(sizeof(zval) \* heap->capacity);
    return heap;
}

static void min\_heap\_free(min\_heap \*heap)
{
    zend\_ulong i;
    for (i = 0; i < heap->size; i++) {
        zval\_dtor(&heap->data\[i\]);
    }
    efree(heap->data);
    efree(heap);
}

static void min\_heap\_push(min\_heap \*heap, zval \*value)
{
    if (heap->size + 1 > heap->capacity) {
        heap->capacity \*= 2;
        heap->data = 
            erealloc(heap->data, sizeof(zval) \* heap->capacity);
    }
    zend\_ulong hole = ++heap->size;
    while (hole > 1 && 
           zend\_is\_smaller(
               value, &heap->data\[hole / 2\]
           )) {
        ZVAL\_COPY(
            &heap->data\[hole\], &heap->data\[hole / 2\]
        );
        hole /= 2;
    }
    ZVAL\_COPY(
        &heap->data\[hole\], value
    );
}

static void min\_heap\_pop(min\_heap \*heap)
{
    zend\_ulong hole = 1;
    zend\_ulong child = 2;
    zval tmp;
    ZVAL\_NULL(&tmp);
    zval\_dtor(
        &heap->data\[1\]
    );
    heap->data\[1\] = heap->data\[heap->size--\];
    while (child <= heap->size) {
        if (child < heap->size && 
            zend\_is\_smaller(&heap->data\[child + 1\], &heap->data\[child\])) {
            child++;
        }
        if (zend\_is\_smaller(&heap->data\[child\], &heap->data\[hole\])) {
            ZVAL\_COPY(
                &tmp, &heap->data\[hole\]
            );
            ZVAL\_COPY(
                &heap->data\[hole\], &heap->data\[child\]
            );
            ZVAL\_COPY(
                &heap->data\[child\], &tmp
            );
        } else {
            break;
        }
        hole = child;
        child \*= 2;
    }
}

static zval \*min\_heap\_top(min\_heap \*heap)
{
    if (heap->size > 0) {
        return &heap->data\[1\];
    } else {
        return NULL;
    }
}

static zend\_class\_entry \*min\_heap\_class\_entry;

static zend\_function\_entry min\_heap\_methods\[\] = {
    PHP\_ME(MinHeap, push, arginfo\_min\_heap\_push, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_ME(MinHeap, pop, arginfo\_min\_heap\_pop, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_ME(MinHeap, top, arginfo\_min\_heap\_top, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_FE\_END
};

static zend\_object\_handlers min\_heap\_object\_handlers;

static void min\_heap\_object\_init(zend\_class\_entry \*class\_type)
{
    min\_heap\_object\_handlers = 
        \*zend\_get\_std\_object\_handlers();
    min\_heap\_object\_handlers.offset = 
        XtOffsetOf(min\_heap\_object, std);
    min\_heap\_object\_handlers.free\_obj = 
        min\_heap\_object\_free;
    min\_heap\_object\_handlers.clone\_obj = 
        zend\_objects\_clone\_obj;
}

static zend\_object \*min\_heap\_object\_new(zend\_class\_entry \*class\_type)
{
    min\_heap\_object \*intern = 
        (min\_heap\_object \*)ecalloc(1, sizeof(min\_heap\_object));
    zend\_object\_std\_init(&intern->std, class\_type);
    object\_properties\_init(&intern->std, class\_type);
    intern->std.handlers = &min\_heap\_object\_handlers;
    intern->heap = 
        min\_heap\_new();
    return &intern->std;
}

static void min\_heap\_object\_free(zend\_object \*object)
{
    min\_heap\_object \*intern = 
        min\_heap\_object\_from\_obj(object);
    if (intern->heap != NULL) {
        min\_heap\_free(intern->heap);
    }
    zend\_object\_std\_dtor(object);
}

PHP\_MINIT\_FUNCTION(min\_heap)
{
    zend\_class\_entry ce;
    INIT\_CLASS\_ENTRY(ce, "MinHeap", min\_heap\_methods);
    min\_heap\_class\_entry = zend\_register\_internal\_class(&ce);
    min\_heap\_class\_entry->create\_object =
        min\_heap\_object\_new;
    min\_heap\_object\_init(
        min\_heap\_class\_entry
    );
    return SUCCESS;
}

使用上述扩展，可以轻松地实现PHP中的堆数据结构，并提高PHP的排序、搜索等操作的性能。

3.  队列

PHP中的队列是一种常见的数据结构，可以用于多线程任务的管理等应用场景。为了提高PHP的性能，我们可以使用C语言扩展来实现队列数据结构。

下面是一个简单的PHP扩展示例，该扩展实现了一个高性能的队列，可以用于多线程任务的处理等应用场景。

typedef struct {
    zend\_ulong head;
    zend\_ulong tail;
    zend\_ulong size;
    zend\_ulong capacity;
    zval \*data;
} queue;

static queue \*queue\_new()
{
    queue \*q = emalloc(sizeof(queue));
    q->head = 0;
    q->tail = 0;
    q->size = 0;
    q->capacity = 4;
    q->data = emalloc(sizeof(zval) \* q->capacity);
    return q;
}

static void queue\_free(queue \*q)
{
    zend\_ulong i;
    for (i = q->head; i != q->tail; i = (i + 1) % q->capacity) {
        zval\_dtor(&q->data\[i\]);
    }
    efree(q->data);
    efree(q);
}

static void queue\_push(queue \*q, zval \*val)
{
    if (q->size >= q->capacity) {
        zend\_ulong new\_capacity = q->capacity \* 2;
        zval \*new\_data = emalloc(sizeof(zval) \* new\_capacity);
        zend\_ulong i;
        for (i = q->head; i != q->tail; i = (i + 1) % q->capacity) {
            ZVAL\_COPY(&new\_data\[i\], &q->data\[i\]);
        }
        efree(q->data);
        q->data = new\_data;
        q->capacity = new\_capacity;
        q->head = 0;
        q->tail = q->size;
    }
    ZVAL\_COPY(&q->data\[q->tail\], val);
    q->tail = (q->tail + 1) % q->capacity;
    q->size++;
}

static void queue\_pop(queue \*q)
{
    if (q->size > 0) {
        zval\_dtor(&q->data\[q->head\]);
        q->head = (q->head + 1) % q->capacity;
        q->size--;
    }
}

static zval \*queue\_front(queue \*q)
{
    if (q->size > 0) {
        return &q->data\[q->head\];
    } else {
        return NULL;
    }
}

static zend\_class\_entry \*queue\_class\_entry;

static zend\_function\_entry queue\_methods\[\] = {
    PHP\_ME(Queue, push, arginfo\_queue\_push, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_ME(Queue, pop, arginfo\_queue\_pop, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_ME(Queue, front, arginfo\_queue\_front, ZEND\_ACC\_PUBLIC)
    PHP\_FE\_END
};

static zend\_object\_handlers queue\_object\_handlers;

static void queue\_object\_init(zend\_class\_entry \*class\_type)
{
    queue\_object\_handlers = 
        \*zend\_get\_std\_object\_handlers();
    queue\_object\_handlers.offset = 
        XtOffsetOf(queue\_object, std);
    queue\_object\_handlers.free\_obj = 
        queue\_object\_free;
    queue\_object\_handlers.clone\_obj = 
        zend\_objects\_clone\_obj;
}

static zend\_object \*queue\_object\_new(zend\_class\_entry \*class\_type)
{
    queue\_object \*intern = 
        (queue\_object \*)ecalloc(1, sizeof(queue\_object));
    zend\_object\_std\_init(&intern->std, class\_type);
    object\_properties\_init(&intern->std, class\_type);
    intern->std.handlers = &queue\_object\_handlers;
    intern->q = 
        queue\_new();
    return &intern->std;
}

static void queue\_object\_free(zend\_object \*object)
{
    queue\_object \*intern = 
        queue\_object\_from\_obj(object);
    if (intern->q != NULL) {
        queue\_free(intern->q);
    }
    zend\_object\_std\_dtor(object);
}

PHP\_MINIT\_FUNCTION(queue)
{
    zend\_class\_entry ce;
    INIT\_CLASS\_ENTRY(ce, "Queue", queue\_methods);
    queue\_class\_entry = zend\_register\_internal\_class(&ce);
    queue\_class\_entry->create\_object =
        queue\_object\_new;
    queue\_object\_init(
        queue\_class\_entry
    );
    return SUCCESS;
}

使用上述扩展，可以轻松地实现PHP中的队列数据结构，并提高PHP多线程任务的处理等应用场景的性能。

总结

经过上述的介绍，我们了解了PHP底层的高性能数据结构及其实现方法，并提供了相应的代码示例。通过使用扩展实现高性能数据结构，可以极大地提高PHP的性能，特别是在处理大量数据和多线程任务的情况下，更是可以显著地提升系统的性能。

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**Tags:** c语言, php, 堆, 多线程, 性能优化, 数据类型, 数据结构, 线程

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