一起学习PHP7内核之HashTable

1. 介绍HashTable

HashTable是PHP7内核中的一个重要数据结构,用于存储键-值对。它是一个哈希表的实现,通过使用散列函数将键映射到存储位置,以提高查找效率。在PHP中,HashTable被广泛用于存储全局变量、超级全局变量、用户自定义变量等各种数据。

与PHP5版本相比,PHP7的HashTable在性能上有了很大的提升。PHP7内部对HashTable实现进行了重写,采用了更高效的散列算法和内存管理方式,大大降低了内存占用和查找时间。

2. HashTable的结构

HashTable是由一个由桶(bucket)组成的数组实现的,每个桶中存储了一个链表(linked list)的头指针。当有多个键映射到同一个桶时,会以链表的形式存储在该桶中。当链表过长时,会自动将其转换为红黑树(red-black tree)来提高查找效率。

HashTable中的每个键-值对被封装为一个表示成员的结构体,如下所示:

typedef struct _Bucket {

zval value; // 值

union {

struct {

zval key; // 键

uint32_t h; // 哈希值

} b;

struct _Bucket *next; // 下一个桶

} v;

} Bucket;

其中,v字段是一个联合体,在链表中使用next字段表示下一个桶的指针,在红黑树中使用b字段表示键和哈希值。

3. HashTable的操作

3.1 插入数据

当向HashTable中插入新的键-值对时,PHP7会首先计算出键的哈希值,然后根据哈希值找到对应的桶。如果该桶为空,则直接将键-值对插入到该桶中。如果不为空,则需要遍历桶中的链表或红黑树,将新的键-值对插入到链表的末尾或者红黑树中。

以下是一个向HashTable中插入数据的例子:

zval key, value;

ZVAL_LONG(&key, 123);

ZVAL_STRING(&value, "hello, world");

zend_hash_update(ht, &key, &value);

使用zend_hash_update函数可以向HashTable中插入新的键-值对。在这个例子中,我们将键设为123,值设为"hello, world"。如果键值已经存在,则会更新对应的值;如果不存在,则会创建新的键-值对。

3.2 查找数据

当需要查找HashTable中的某个键对应的值时,PHP7会先根据键的哈希值找到对应的桶,然后遍历链表或红黑树,逐个比较键的值,找到匹配的键-值对。

以下是一个查找HashTable中数据的例子:

zval key, *result;

ZVAL_LONG(&key, 123);

result = zend_hash_find(ht, &key);

if (result != NULL) {

php_printf("Value: %s\n", Z_STRVAL_P(result));

} else {

php_printf("Key not found\n");

}

使用zend_hash_find函数可以根据键查找HashTable中的数据。如果找到了匹配的键-值对,则返回对应的值;如果没有找到,则返回NULL。

4. HashTable的内存管理

HashTable的内存管理在PHP7中进行了优化,采用了更加高效的方式。具体来说,PHP7使用了两个内存池(memory pool)来管理HashTable的内存:一个用于桶(bucket)的分配,一个用于键(key)和值(value)的分配。

当需要插入新的键-值对时,PHP7会从内存池中分配一个新的桶,并将键和值分别复制到内存池中。当需要删除键-值对时,PHP7会将桶的内存归还给内存池,而键和值的内存则由垃圾回收机制进行管理。

通过使用内存池来管理内存,PHP7大大降低了HashTable的内存碎片,提高了内存的利用率。

5. 总结

本文介绍了PHP7内核中的HashTable,包括它的结构、操作方法以及内存管理方式。通过优化的散列算法和内存管理机制,PHP7的HashTable在性能和内存占用方面有了显著的改进。了解HashTable的工作原理和内部实现对于理解PHP7的内核以及开发高性能的PHP应用程序非常重要。

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