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百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析(三)

PHP互联网报道312018-04-08 收藏0次评论

常用php函数实现及介绍

count
count是我们经常用到的一个函数,其功能是返回一个数组的长度。
count这个函数,其复杂度是多少呢? 一种常见的说法是count函数会遍历整个数组然后求出元素个数,因此复杂度是O(n)。那实际情况是不是这样呢?我们回到count的实现来看一下,通过源码可以发现,对于数组的count操作,函数最终的路径是zif_count-> php_count_recursive-> zend_hash_num_elements,而zend_hash_num_elements的行为是 return ht->nNumOfElements,可见,这是一个O(1)而不是O(n)的操作。实际上,数组在php底层就是一个hash_table,对于hash表,zend中专门有一个元素nNumOfElements记录了当前元素的个数,因此对于一般的count实际上直接就返回了这个值。由此,我们得出结论: count是O(1)的复杂度,和具体数组的大小无关。
非数组类型的变量,count的行为时怎样?对于未设置变量返回0,而像int、double、string等则会返回1

strlen
Strlen用于返回一个字符串的长度。那么,他的实现原理是如何的呢?我们都知道在c中strlen是一个o(n)的函数,会顺序遍历字符串直到遇到,然后出长度。Php中是否也这样呢?答案是否定的,php里字符串是用一个复合结构来描述,包括指向具体数据的指针和字符串长度(和c++中string类似),因此 strlen就直接返回字符串长度了,是常数级别的操作。另外,对于非字符串类型的变量调用strlen,它会首先将变量强制转换为字符串再求长度,这点需要注意。

isset和array_key_exists
这两个函数最常见的用法都是判断一个 key是否在数组中存在。但是前者还可以用于判断一个变量是否被设置过。如前文所述,isset并非真正的函数,因此它的效率会比后者高很多。推荐用它代替array_key_exists。
array_push和array[]
两者都是往数组尾部追加一个元素。不同的是前者可以一次push多个。他们最大的区别在于一个是函数一个是语言结构,因此后者效率要更高。因此如果只是普通的追加元素,建议使用array []。

rand和mt_rand
两者都是提供产生随机数的功能,前者使用 libc标准的rand。后者用了 Mersenne Twister 中已知的特性作为随机数发生器,它可以产生随机数值的平均速度比 libc 提供的 rand() 快四倍。因此如果对性能要求较高,可以考虑用mt_rand代替前者。我们都知道,rand产生的是伪随机数,在C中需要用srand显示指定种子。但是在php中,rand会自己帮你默认调用一次srand,一般情况下不需要自己再显示的调用。需要注意的是,如果特殊情况下需要调用srand时,一定要配套调用。就是说srand对于rand,mt_srand对应srand,切不可混合使用,否则是无效的。

sort和 usort
两者都是用于排序,不同的是前者可以指定排序策略,类似我们C里面的qsort和C++的sort。在排序上两者都是采用标准的快排来实现,对于有排序需求的,如非特殊情况调用php提供的这些方法就可以了,不用自己重新实现一遍,效率会低很多。原因见前文对于用户函数和内置函数的分析比对。

urlencode和rawurlencode
这两个都是用于 url编码, 字符串中除了 -_. 之外的所有非字母数字字符都将被替换成百分号(%)后跟两位十六进制数。两者唯一的区别在于对于空格,urlencode会编码为+,而 rawurlencode会编码为%20。一般情况下除了搜索引擎,我们的策略都是空格编码为%20。因此采用后者的居多。注意的是encode和 decode系列一定要配套使用。

strcmp系列函数
这一系列的函数包括strcmp、 strncmp、strcasecmp、strncasecmp,实现功能和C函数相同。但也有不同,由于php的字符串是允许出现,因此在判断的时候底层使用的是memcmp系列而非strcmp,理论上来说更快。另外由于php直接能获取到字符串长度,因此会首先这方面的检查,很多情况下效率就会高很多了。

is_int和is_numeric
这两个函数功能相似又不完全相同,使用的时候一定需要注意他们的区别。Is_int:判断一个变量类型是否是整数型,php变量中专门有一个字段表征类型,因此直接判断这个类型即可,是一个绝对 O(1)的操作 Is_numeric:判断一个变量是否是整数或数字字符串,也就是说除了整数型变量会返回true之外,对于字符串变量,如果形如”1234”,”1e4”等也会被判为true。这个时候会遍历字符串进行判断。

总结及建议

总结:
通过对函数实现的原理分析和性能测试,我们总结出以下一些结论
1. Php的函数调用开销相对较大。
2. 函数相关信息保存在一个大的hash_table中,每次调用时通过函数名在hash表中查找,因此函数名长度对性能也有一定影响。
3. 函数返回引用没有实际意义
4. 内置php函数性能比用户函数高很多,尤其对于字符串类操作。
5. 类方法、普通函数、静态方法效率几乎相同,没有太大差异
6. 除去空函数调用的影响,内置函数和同样功能的C函数性能基本差不多。
7. 所有的参数传递都是采用引用计数的浅拷贝,代价很小。
8. 函数个数对性能影响几乎可以忽略

建议:

因此,对于php函数的使用,有如下一些建议
1. 一个功能可以用内置函数完成,尽量使用它而不是自己编写php函数。
2. 如果某个功能对性能要求很高,可以考虑用扩展来实现。
3. Php函数调用开销较大,因此不要过分封装。有些功能,如果需要调用的次数很多本身又只用1、2行代码就行实现的,建议就不要封装调用了。
4. 不要过分迷恋各种设计模式,如上一条描述,过分的封装会带来性能的下降。需要考虑两者的权衡。Php有自己的特点,切不可东施效颦,过分效仿java的模式。
5. 函数不宜嵌套过深,递归使用要谨慎。
6. 伪函数性能很高,同等功能实现下优先考虑。比如用isset代替array_key_exists
7. 函数返回引用没有太大意义,也起不到实际作用,建议不予考虑。
8. 类成员方法效率不比普通函数低,因此不用担心性能损耗。建议多考虑静态方法,可读性及安全性都更好。
9. 如不是特殊需要,参数传递都建议使用传值而不是传引用。当然,如果参数是很大的数组且需要修改时可以考虑引用传递。

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