PHP 字串替換函數效能大比拚：strtr vs str_replace vs preg_replace

字串替換是高頻操作，選擇正確函數能大幅影響效能。本文實測 strtr、str_replace、preg_replace 在不同模式下的速度差異，並從原始碼層面分析原因，提供選擇指南。

一、測試環境與方法

• PHP 7.4 / 8.1 典型環境
• 測試字串：長度約 200 字元，包含數字與字母
• 迴圈 10,000 次，取平均耗時
• 兩種替換模式：長鍵值（5 字元）與 短鍵值（1 字元 vs 10 字元）

二、測試代碼

<?php
$str = '111111110000000000000000000000000000000111000001000100010000010010000010010000010100000010';
$str = str_repeat($str, 1); // 長度 ~200

// 模式 1：長鍵值對應
$pattern1 = array('12345'=>'', '67891'=>'');
$pattern3 = '/12345|67891/';
$pattern5 = array('12345', '67891');

// 模式 2：短鍵 + 長鍵混合
$pattern2 = array('a'=>'', '1234567890'=>'');
$pattern4 = '/a|1234567890/';
$pattern6 = array('a', '1234567890');

$t = microtime(true);
for($i=0;$i<10000;$i++) strtr($str, $pattern1);
echo "strtr(long): " . (microtime(true)-$t) . "\n";

$t = microtime(true);
for($i=0;$i<10000;$i++) strtr($str, $pattern2);
echo "strtr(mixed): " . (microtime(true)-$t) . "\n";

$t = microtime(true);
for($i=0;$i<10000;$i++) preg_replace($pattern3, '', $str);
echo "preg_replace(long): " . (microtime(true)-$t) . "\n";

$t = microtime(true);
for($i=0;$i<10000;$i++) preg_replace($pattern4, '', $str);
echo "preg_replace(mixed): " . (microtime(true)-$t) . "\n";

$t = microtime(true);
for($i=0;$i<10000;$i++) str_replace($pattern5, '', $str);
echo "str_replace(long): " . (microtime(true)-$t) . "\n";

$t = microtime(true);
for($i=0;$i<10000;$i++) str_replace($pattern6, '', $str);
echo "str_replace(mixed): " . (microtime(true)-$t) . "\n";

三、典型測試結果（參考值，單位：秒）

四、原始碼層面分析

str_replace：逐鍵循環替換

• 遍歷 search 陣列每個元素，依序在 subject 中搜尋並替換。
• 無「最長匹配優先」邏輯，先出現的鍵優先替換。
• 例如：str_replace(['ab','abc'], '1', 'abcd') → 1cd（先替換 ab）。
• 因無需建立查找表，短鍵值效能極佳。

strtr（陣列模式）：建立查找表 + 最長匹配優先

• 掃描所有鍵，記錄 minlen、maxlen。
• 建立 HashTable 索引鍵。
• 掃描 subject 時，從 maxlen 遞減至 minlen 嘗試匹配，**最長優先**。
• 例如：strtr('abcd', ['ab'=>'1','abc'=>'2']) → 2d（匹配 abc）。
• 鍵長差異大時，外層迴圈次數增加，效能下降明顯。

preg_replace：正則引擎編譯與執行

• 編譯正則模式（PCRE JIT 可加速）。
• 功能最強：支援邊界、分組、回溯引用等。
• 固定開銷較大，短字串替換不划算；複雜模式下不可替代。

五、關鍵差異示例：替換順序影響結果

<?php
$subject = 'abcd';

// str_replace：陣列順序決定優先權
echo str_replace(['ab', 'abc'], 'X', $subject); // Xcd

// strtr：最長匹配優先
echo strtr($subject, ['ab'=>'X', 'abc'=>'Y']); // Yd

// preg_replace：正則替代順序（左至右嘗試）
echo preg_replace('/ab|abc/', 'Z', $subject);   // Zcd（先匹配 ab）

六、選擇指南

七、避坑提醒

• strtr 三參數模式 strtr($str, $from, $to) 僅對應單一位元組字元，多位元組（UTF-8 中文）會產生亂碼，**嚴禁用於多位元組字串**。
• str_replace 遞迴替換風險：若 replace 值包含 search 其他鍵，可能被二次替換。需求「單次通過」時請用 strtr 或 preg_replace_callback。
• 超大字串（>1MB）：三者記憶體峰值相近，若極度敏感可考慮串流處理或分塊替換。