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深入探討 PHP 陣列記憶體效能優化策略

編輯：PHP 相關知識

前言：PHP 陣列的記憶體挑戰

PHP 在處理大型陣列時常面臨記憶體效能瓶頸。bkJia 網站曾因調用過大的陣列導致記憶體溢出，使 Apache 進程頻繁癱瘓。雖然大量陣列運算在一定程度上反映程式設計可能存在問題，但準確估算陣列記憶體佔用對效能調優至關重要。

實測：1000 個整數元素的記憶體佔用

透過 memory_get_usage() 監測記憶體變化：

echo memory_get_usage() . " ";
$a = array();
for ($i = 0; $i < 1000; $i++) {
    $a[$i] = $i + $i;
}
echo memory_get_usage() . " ";
for ($i = 1000; $i < 2000; $i++) {
    $a[$i] = $i + $i;
}
echo memory_get_usage() . " ";

輸出結果：

58176
162956
267088

可推算 1000 個整數元素約佔用 100KB 記憶體，平均每元素 100 字節。相比之下，純 C 語言中整型陣列僅需 4KB。注意 memory_get_usage() 包含 PHP 運行時本身的結構開銷，使用內建函數生成的陣列更接近真實佔用：

echo "init mem: " . memory_get_usage() . " ";
$a = array_fill(0, 10000, 1);
echo "10k elements: " . memory_get_usage() . ", system: " . memory_get_usage(true) . " ";
$b = array_fill(0, 10000, 1);
echo "10k elements: " . memory_get_usage() . ", system: " . memory_get_usage(true) . " ";

結果顯示單個元素約佔用 60 字節左右。

深入底層：PHP 陣列的 C 結構分析

zval 結構

PHP 變數由 zval 結構表示：

struct _zval_struct {
    zvalue_value value;
    zend_uint refcount__gc;
    zend_uchar type;
    zend_uchar is_ref__gc;
};

zvalue_value 是一個 union，包含長整數、雙精度浮點數、字串、HashTable 和物件值。典型 zval 需 14 字節。

HashTable 結構

陣列底層是 HashTable：

typedef struct _hashtable {
    uint nTableSize;
    uint nTableMask;
    uint nNumOfElements;
    ulong nNextFreeElement;
    Bucket *pInternalPointer;
    Bucket *pListHead;
    Bucket *pListTail;
    Bucket **arBuckets;
    dtor_func_t pDestructor;
    zend_bool persistent;
    unsigned char nApplyCount;
    zend_bool bApplyProtection;
} HashTable;

HashTable 結構佔 40 字節。

Bucket 結構

每個元素存儲在 Bucket 中：

typedef struct bucket {
    ulong h;
    uint nKeyLength;
    void *pData;
    void *pDataPtr;
    struct bucket *pListNext;
    struct bucket *pListLast;
    struct bucket *pNext;
    struct bucket *pLast;
    char arKey[1];
} Bucket;

Bucket 佔 36 字節，鍵名超過 4 字節部分附加在後，元素值通常是另一個 zval。加上 arBuckets 指標陣列，單元素約佔 54 字節，與實測吻合。