本篇文章带大家来比较一下PHP5和PHP7的数组实现方式，看看它们之间的差异！

从 PHP 5 到 PHP 7 ，PHP 通过对 hashtable 数据结构和实现方式的修改，使得数组在内存占用和性能上有了很大的提升。

⒈ 数据结构

// PHP 5 中 hashtable 的数据结构定义typedef struct bucket {    ulong h;  /*对于索引数组，存储 key 的原始值；对于关联数组，存储 key 的 hash 之后的值*/    uint nKeyLength; /*关联数组时存储 key 的长度，索引数组此值为 0*/    void *pData; /*指向数组 value 的地址*/    void *pDataPtr; /*如果 value 为指针，则由 pDataPtr 记录 vlaue，pData 则指向 pDataPtr*/    // PHP 5 中数组元素的顺序是固定的，无论什么时候遍历，数组元素总是与插入时的顺序一致    // PHP 5 中使用双向链表来保证数组元素的顺序，pListNext 和 pListLast 分别按照    // 元素插入顺序记录当前 bucket 的下一个和上一个 bucket    struct bucket *pListNext;    struct bucket *pListLast;    // PHP 5 使用拉链法解决 hash 碰撞，pNext 和 pLast 分别存储当前 bucket    // 在冲突的双向链表中的下一个和上一个相邻的 bucket    struct bucket *pNext;    struct bucket *pLast;    const char *arKey; /*关联数组是存储 key 的原始值*/} Bucket;typedef struct _hashtable {    uint nTableSize; /*当前 ht 所分配的 bucket 的总数，2^n*/    uint nTableMask; /*nTableSize - 1，用于计算索引*/    uint nNumOfElements; /*实际存储的元素的数量*/    ulong nNextFreeElement; /*下一个可以被使用的整数 key*/    Bucket *pInternalPointer; /*数组遍历时，记录当前 bucket 的地址*/    Bucket *pListHead;    Bucket *pListTail;    Bucket **arBuckets; /*记录 bucket 的 C 语言数组*/    dtor_func_t pDestructor; /*删除数组元素时内部调用的函数*/    zend_bool persistent; /*标识 ht 是否永久有效*/    unsigned char nApplyCount; /*ht 允许的最大递归深度*/    zend_bool bApplyProtection; /*是否启用递归保护*/#if ZEND_DEBUG    int inconsistent;#endif} HashTable;// PHP 7 中 hashtable 的数据结构// PHP 7 中个子版本以及阶段版本中对 hashtable 的数据结构的定义会有微小的差别，这里使用的是 PHP 7.4.0 中的定义 struct _zend_string {     zend_refcounted_h gc;    zend_ulong        h;  /*字符串 key 的 hash 值*/    size_t            len;  /*字符串 key 的长度*/    char              val[1]; /*存储字符串的值，利用了 struct hack*/};typedef struct _Bucket {    zval              val;  /*内嵌 zval 结构，存储数组的 value 值*/    zend_ulong        h;                /* hash value (or numeric index)   */    zend_string      *key;              /* string key or NULL for numerics */} Bucket;typedef struct _zend_array HashTable;struct _zend_array {    zend_refcounted_h gc;    union {        struct {            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(                zend_uchar    flags,                zend_uchar    _unused,                zend_uchar    nIteratorsCount,                zend_uchar    _unused2)        } v;        uint32_t flags;    } u;    uint32_t          nTableMask; /*作用与 PHP 5 中 hashtable 中 nTableMask 作用相同，但实现逻辑稍有变化*/    Bucket           *arData; /*存储 bucket 相关的信息*/    uint32_t          nNumUsed; /*ht 中已经使用的 bucket 的数量，在 nNumOfElements 的基础上加上删除的 key*/    uint32_t          nNumOfElements;    uint32_t          nTableSize;    uint32_t          nInternalPointer;    zend_long         nNextFreeElement;    dtor_func_t       pDestructor;};

  不考虑其他开销，单从 Bucket 所占用的空间来看：在 PHP 5 中，考虑到内存对齐，一个 Bucket 占用的空间为 72 字节；在 PHP 7 中，一个 zend_value 占 8 字节，一个 zval 占 16 字节，一个 Bucket 占 32 字节。相比之下，PHP 7 中 Bucket 的内存空间消耗比 PHP 5 低了一半以上。

具体 PHP 5 数组的内存消耗情况，之前的文章已有讲解，这里不再赘述

  现在来谈谈 Bucket 的存储：在 PHP 5 中，arBucket 是一个 C 语言数组，长度为 nTableSize，存储的是指向 Bucket 的指针，发生 hash 碰撞的 Bucket 以双向链表的方式连接。

  在 PHP 7 中，Bucket 按照数组元素写入的顺序依次存储，其索引值为 idx，该值存储在 *arData 左侧的映射区域中。idx 在映射区域中的索引为 nIndex，nIndex 值为负数，由数组 key 的 hash 值与 nTableMask 进行或运算得到。

// nTableMask 为 -2 倍的 nTableSize 的无符号表示#define HT_SIZE_TO_MASK(nTableSize) \    ((uint32_t)(-((nTableSize) + (nTableSize))))// 在通过 idx 查找 Bucket 时，data 默认为 Bucket 类型，加 idx 表示向右偏移 idx 个 Bucket 位置# define HT_HASH_TO_BUCKET_EX(data, idx) \    ((data) + (idx))// 在通过 nIndex 查找 idx 时，// (uint32_t*)(data) 首先将 data 转换成了 uint32_t* 类型的数组// 然后将 nIndex 转换成有符号数（负数），然后以数组的方式查找 idx 的值#define HT_HASH_EX(data, idx) \    ((uint32_t*)(data))[(int32_t)(idx)]nIndex = h | ht->nTableMask;idx = HT_HASH_EX(arData, nIndex);p = HT_HASH_TO_BUCKET_EX(arData, idx);

  这里需要指出，nTableMask 之所以设置为 nTableSize 的两倍，是这样在计算 nIndex 时可以减小 hash 碰撞的概率。

⒉ 添加/修改元素

• PHP 5

  先来谈谈 PHP 5 中数组元素的添加和修改，由于 PHP 5 中数组元素的插入顺序以及 hash 碰撞都是通过双向链表的方式来维护，所以虽然实现起来有些复杂，但理解起来相对容易一些。

// hash 碰撞双向链表的维护#define CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(element, list_head)        \    (element)->pNext = (list_head);                         \    (element)->pLast = NULL;                                \    if ((element)->pNext) {                                 \        (element)->pNext->pLast = (element);                \    }#define CONNECT_TO_GLOBAL_DLLIST_EX(element, ht, last, next)\    (element)->pListLast = (last);                          \    (element)->pListNext = (next);                          \    if ((last) != NULL) {                                   \        (last)->pListNext = (element);                      \    } else {                                                \        (ht)->pListHead = (element);                        \    }                                                       \    if ((next) != NULL) {                                   \        (next)->pListLast = (element);                      \    } else {                                                \        (ht)->pListTail = (element);                        \    }                                                       \// 数组元素插入顺序双向链表的维护#define CONNECT_TO_GLOBAL_DLLIST(element, ht)                                   \    CONNECT_TO_GLOBAL_DLLIST_EX(element, ht, (ht)->pListTail, (Bucket *) NULL); \    if ((ht)->pInternalPointer == NULL) {                                       \        (ht)->pInternalPointer = (element);                                     \    }// 数组元素的更新#define UPDATE_DATA(ht, p, pData, nDataSize)                                            \    if (nDataSize == sizeof(void*)) {                                                   \        // 值为指针类型的元素的更新                                                         \        if ((p)->pData != &(p)->pDataPtr) {                                             \            pefree_rel((p)->pData, (ht)->persistent);                                   \        }                                                                               \        // pDataPtr 存储元素值的地址，pData 存储 pDataPtr 的地址                             \        memcpy(&(p)->pDataPtr, pData, sizeof(void *));                                  \        (p)->pData = &(p)->pDataPtr;                                                    \    } else {                                                                            \        // 如果数组元素为值类型，则存入 pData，此时 pDataPtr 为 Null                          \        if ((p)->pData == &(p)->pDataPtr) {                                             \            (p)->pData = (void *) pemalloc_rel(nDataSize, (ht)->persistent);            \            (p)->pDataPtr=NULL;                                                         \        } else {                                                                        \            (p)->pData = (void *) perealloc_rel((p)->pData, nDataSize, (ht)->persistent);   \            /* (p)->pDataPtr is already NULL so no need to initialize it */             \        }                                                                               \        memcpy((p)->pData, pData, nDataSize);                                           \    }// 数组元素的初始化#define INIT_DATA(ht, p, _pData, nDataSize);                                \    if (nDataSize == sizeof(void*)) {                                   \        // 指针类型元素的初始化                                            \        memcpy(&(p)->pDataPtr, (_pData), sizeof(void *));                   \        (p)->pData = &(p)->pDataPtr;                                    \    } else {                                                            \        // 值类型元素的初始化                                                \        (p)->pData = (void *) pemalloc_rel(nDataSize, (ht)->persistent);\        memcpy((p)->pData, (_pData), nDataSize);                            \        (p)->pDataPtr=NULL;                                             \    }// hashtable 初始化校验，如果没有初始化，则初始化 hashtable#define CHECK_INIT(ht) do {                                             \    if (UNEXPECTED((ht)->nTableMask == 0)) {                                \        (ht)->arBuckets = (Bucket **) pecalloc((ht)->nTableSize, sizeof(Bucket *), (ht)->persistent);   \        (ht)->nTableMask = (ht)->nTableSize - 1;                        \    }                                                                   \} while (0)// 数组元素的新增或更新（精简掉了一些宏调用和代码片段)ZEND_API int _zend_hash_add_or_update(HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void *pData, uint nDataSize, void **pDest, int flag ZEND_FILE_LINE_DC){    ulong h;    uint nIndex;    Bucket *p;    CHECK_INIT(ht);        h = zend_inline_hash_func(arKey, nKeyLength);    nIndex = h & ht->nTableMask;    p = ht->arBuckets[nIndex];    while (p != NULL) {        if (p->arKey == arKey ||            ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength) && !memcmp(p->arKey, arKey, nKeyLength))) {                // 数组元素更新逻辑                if (flag & HASH_ADD) {                    return FAILURE;                }                ZEND_ASSERT(p->pData != pData);                if (ht->pDestructor) {                    ht->pDestructor(p->pData);                }                UPDATE_DATA(ht, p, pData, nDataSize);                if (pDest) {                    *pDest = p->pData;                }                return SUCCESS;        }        p = p->pNext;    }        // 数组元素新增逻辑    if (IS_INTERNED(arKey)) {        p = (Bucket *) pemalloc(sizeof(Bucket), ht->persistent);        p->arKey = arKey;    } else {        p = (Bucket *) pemalloc(sizeof(Bucket) + nKeyLength, ht->persistent);        p->arKey = (const char*)(p + 1);        memcpy((char*)p->arKey, arKey, nKeyLength);    }        p->nKeyLength = nKeyLength;    INIT_DATA(ht, p, pData, nDataSize);    p->h = h;     // hash 碰撞链表维护    CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(p, ht->arBuckets[nIndex]);    if (pDest) {        *pDest = p->pData;    }    // 数组元素写入顺序维护    CONNECT_TO_GLOBAL_DLLIST(p, ht);    ht->arBuckets[nIndex] = p;    ht->nNumOfElements++;    ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht);        /* If the Hash table is full, resize it */    return SUCCESS;}

  PHP 5 中的数组在新增或修改元素时，首先会根据给定的 key 计算得到相应的 hash 值，然后据此得到 arBuckets 的索引 nIndex，最终得到链表中第一个 Bucket（ hash 碰撞链表的表头），即p。

  如果是更新数组中已有的项，那么会从 p 开始遍历 hash 碰撞链表，直到找到 arkey 与给定的 key 相同的 Bucket，然后更新 pData。

  如果是向数组中新增项，首先会判断给定的 key 是否为 interned string 类型，如果是，那么只需要为 Bucket 申请内存，然后将 p->arKey 指向给定的 key 的地址即可，否则在为新的 Bucket 申请内存的同时还需要为给定的 key 申请内存，然后将 p->arKey 指向为 key 申请的内存的地址。之后会对新申请的 Bucket 进行初始化，最后要做的两件事：维护 hash 碰撞链表和数组元素写入顺序链表。在维护 hash 碰撞的链表时，新增的 Bucket 是放在链表头的位置；维护数组元素写入顺序的链表时，新增的 Bucket 是放在链表的末尾，同时将 hashtable 的 pListTail 指向新增的 Bucket。

关于 PHP 中的 interned string，之前在讲解 PHP 7 对字符串处理逻辑优化的时候已经说明，这里不再赘述

• PHP 7

  PHP 7 在 hashtable 的数据结构上做了比较大的改动，同时放弃了使用双向链表的方式来维护 hash 碰撞和数组元素的写入顺序，在内存管理以及性能上得到了提升，但理解起来却不如 PHP 5 中的实现方式直观。

#define Z_NEXT(zval)                (zval).u2.next#define HT_HASH_EX(data, idx) \    ((uint32_t*)(data))[(int32_t)(idx)]# define HT_IDX_TO_HASH(idx) \    ((idx) * sizeof(Bucket))// PHP 7 中数组添加/修改元素（精简了部分代码）static zend_always_inline zval *_zend_hash_add_or_update_i(HashTable *ht, zend_string *key, zval *pData, uint32_t flag){zend_ulong h;uint32_t nIndex;uint32_t idx;Bucket *p, *arData;/*... ...*/ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht);/* If the Hash table is full, resize it */add_to_hash:idx = ht->nNumUsed++;ht->nNumOfElements++;arData = ht->arData;p = arData + idx;p->key = key;p->h = h = ZSTR_H(key);nIndex = h | ht->nTableMask;Z_NEXT(p->val) = HT_HASH_EX(arData, nIndex);HT_HASH_EX(arData, nIndex) = HT_IDX_TO_HASH(idx);ZVAL_COPY_VALUE(&p->val, pData);return &p->val;}

  这里需要先说明一下 nNumUsed 和 nNumOfElements 的区别：

  按图中示例，此时 nNumUsed 的值应该为 5，但 nNumOfElements 的值则应该为 3。在 PHP 7 中，数组元素按照写入顺序依次存储，而 nNumUsed 正好可以用来充当数组元素存储位置索引的功能。

  另外就是 p = arData + idx ，前面已经讲过 arData 为 Bucket 类型，这里 +idx 意为指针从 arData 的位置开始向右偏移 idx 个 Bucket 的位置。宏调用 HT_HASH_EX 也是同样的道理。

  最后就是 Z_NEXT(p->val)，PHP 7 中的 Bucket 结构都内嵌了一个 zval，zval 中的联合体 u2 中有一项 next 用来记录hash 碰撞的信息。nIndex 用来标识 idx 在映射表中的位置，在往 hashtable 中新增元素时，如果根据给定的 key 计算得到的 nIndex 的位置已经有值（即发生了 hash 碰撞），那么此时需要将 nIndex 所指向的位置的原值记录到新增的元素所对应的 Bucket 下的 val.u2.next 中。宏调用 HT_IDX_TO_HASH 的作用是根据 idx 计算得到 Bucket 的以字节为单位的偏移量。

⒊ 删除元素

• PHP 5

  在 PHP 5 中，数组元素的删除过程中的主要工作是维护 hash 碰撞链表和数组元素写入顺序的链表。

// 删除 Bucket 的代码（精简了部分代码片段）static zend_always_inline void i_zend_hash_bucket_delete(HashTable *ht, Bucket *p){    if (p->pLast) {        p->pLast->pNext = p->pNext;    } else {        ht->arBuckets[p->h & ht->nTableMask] = p->pNext;    }    if (p->pNext) {        p->pNext->pLast = p->pLast;    }    if (p->pListLast != NULL) {        p->pListLast->pListNext = p->pListNext;    } else {        /* Deleting the head of the list */        ht->pListHead = p->pListNext;    }    if (p->pListNext != NULL) {        p->pListNext->pListLast = p->pListLast;    } else {        /* Deleting the tail of the list */        ht->pListTail = p->pListLast;    }    if (ht->pInternalPointer == p) {        ht->pInternalPointer = p->pListNext;    }    ht->nNumOfElements--;    if (ht->pDestructor) {        ht->pDestructor(p->pData);    }    if (p->pData != &p->pDataPtr) {        pefree(p->pData, ht->persistent);    }    pefree(p, ht->persistent);}// 元素删除ZEND_API int zend_hash_del_key_or_index(HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, ulong h, int flag){    uint nIndex;    Bucket *p;    if (flag == HASH_DEL_KEY) {        h = zend_inline_hash_func(arKey, nKeyLength);    }    nIndex = h & ht->nTableMask;    p = ht->arBuckets[nIndex];    while (p != NULL) {        if ((p->h == h)             && (p->nKeyLength == nKeyLength)             && ((p->nKeyLength == 0) /* Numeric index (short circuits the memcmp() check) */                 || !memcmp(p->arKey, arKey, nKeyLength))) { /* String index */            i_zend_hash_bucket_delete(ht, p);            return SUCCESS;        }        p = p->pNext;    }    return FAILURE;}

  PHP 5 中数组在删除元素时，仍然是先根据给定的 key 计算 hash，然后找到 arBucket 的 nIndex，最终找到需要删除的 Bucket 所在的 hash 碰撞的链表，通过遍历链表，找到最终需要删除的 Bucket。

  在实际删除 Bucket 的过程中，主要做的就是维护两个链表：hash 碰撞链表和数组元素写入顺序链表。再就是释放内存。

• PHP 7

  由于 PHP 7 记录 hash 碰撞信息的方式发生了变化，所以在删除元素时处理 hash 碰撞链表的逻辑也会有所不同。另外，在删除元素时，还有可能会遇到空间回收的情况。

#define IS_UNDEF                    0#define Z_TYPE_INFO(zval)           (zval).u1.type_info#define Z_TYPE_INFO_P(zval_p)       Z_TYPE_INFO(*(zval_p))#define ZVAL_UNDEF(z) do {              \        Z_TYPE_INFO_P(z) = IS_UNDEF;    \    } while (0)    static zend_always_inline void _zend_hash_del_el_ex(HashTable *ht, uint32_t idx, Bucket *p, Bucket *prev){    // 从 hash 碰撞链表中删除指定的 Bucket    if (!(HT_FLAGS(ht) & HASH_FLAG_PACKED)) {        if (prev) {            Z_NEXT(prev->val) = Z_NEXT(p->val);        } else {            HT_HASH(ht, p->h | ht->nTableMask) = Z_NEXT(p->val);        }    }    idx = HT_HASH_TO_IDX(idx);    ht->nNumOfElements--;    if (ht->nInternalPointer == idx || UNEXPECTED(HT_HAS_ITERATORS(ht))) {        // 如果当前 hashtable 的内部指针指向了要删除的 Bucket 或当前 hashtable 有遍历        // 操作，那么需要避开当前正在被删除的 Bucket        uint32_t new_idx;                new_idx = idx;        while (1) {            new_idx++;            if (new_idx >= ht->nNumUsed) {                break;            } else if (Z_TYPE(ht->arData[new_idx].val) != IS_UNDEF) {                break;            }        }        if (ht->nInternalPointer == idx) {            ht->nInternalPointer = new_idx;        }        zend_hash_iterators_update(ht, idx, new_idx);    }    if (ht->nNumUsed - 1 == idx) {        //如果被删除的 Bucket 在数组的末尾，则同时回收与 Bucket 相邻的已经被删除的 Bucket 的空间        do {            ht->nNumUsed--;        } while (ht->nNumUsed > 0 && (UNEXPECTED(Z_TYPE(ht->arData[ht->nNumUsed-1].val) == IS_UNDEF)));        ht->nInternalPointer = MIN(ht->nInternalPointer, ht->nNumUsed);    }    if (p->key) {        // 删除 string 类型的索引        zend_string_release(p->key);    }    // 删除 Bucket    if (ht->pDestructor) {        zval tmp;        ZVAL_COPY_VALUE(&tmp, &p->val);        ZVAL_UNDEF(&p->val);        ht->pDestructor(&tmp);    } else {        ZVAL_UNDEF(&p->val);    }}static zend_always_inline void _zend_hash_del_el(HashTable *ht, uint32_t idx, Bucket *p){    Bucket *prev = NULL;    if (!(HT_FLAGS(ht) & HASH_FLAG_PACKED)) {        // 如果被删除的 Bucket 存在 hash 碰撞的情况，那么需要找出其在 hash 碰撞链表中的位置        uint32_t nIndex = p->h | ht->nTableMask;        uint32_t i = HT_HASH(ht, nIndex);        if (i != idx) {            prev = HT_HASH_TO_BUCKET(ht, i);            while (Z_NEXT(prev->val) != idx) {                i = Z_NEXT(prev->val);                prev = HT_HASH_TO_BUCKET(ht, i);            }        }    }    _zend_hash_del_el_ex(ht, idx, p, prev);}ZEND_API void ZEND_FASTCALL zend_hash_del_bucket(HashTable *ht, Bucket *p){    IS_CONSISTENT(ht);    HT_ASSERT_RC1(ht);    _zend_hash_del_el(ht, HT_IDX_TO_HASH(p - ht->arData), p);}

  PHP 7 中数组元素的删除，其最终目的是删除指定的 Bucket。在删除 Bucket 时还需要处理好 hash 碰撞链表维护的问题。由于 PHP 7 中 hash 碰撞只维护了一个单向链表（通过 Bucket.val.u2.next 来维护），所以在删除 Bucket 时还需要找出 hash 碰撞链表中的前一项 prev。最后，在删除 Bucket 时如果当前的 hashtable 的内部指针（nInternalPointer）正好指向了要删除的 Bucket 或存在遍历操作，那么需要改变内部指针的指向，同时在遍历时跳过要删除的 Bucket。另外需要指出的是，并不是每一次删除 Bucket 的操作都会回收相应的内存空间，通常删除 Bucket 只是将其中 val 的类型标记为 IS_UNDEF，只有在扩容或要删除的 Bucket 为最后一项并且相邻的 Bucket 为 IS_UNDEF 时才会回收其内存空间。

⒋ 数组遍历

• PHP 5

  由于 PHP 5 中有专门用来记录数组元素写入顺序的双向链表，所以数组的遍历逻辑相对比较简单。

// 数组的正向遍历ZEND_API int zend_hash_move_forward_ex(HashTable *ht, HashPosition *pos){    HashPosition *current = pos ? pos : &ht->pInternalPointer;    IS_CONSISTENT(ht);    if (*current) {        *current = (*current)->pListNext;        return SUCCESS;    } else        return FAILURE;}// 数组的反向遍历ZEND_API int zend_hash_move_backwards_ex(HashTable *ht, HashPosition *pos){    HashPosition *current = pos ? pos : &ht->pInternalPointer;    IS_CONSISTENT(ht);    if (*current) {        *current = (*current)->pListLast;        return SUCCESS;    } else        return FAILURE;}

&emsp； PHP 5 中 hashtable 的数据结构中有三个字段：pInternalPointer 用来记录数组遍历过程中指针指向的当前 Bucket 的地址；pListHead 用来记录保存数组元素写入顺序的双向链表的表头；pListTail 用来记录保存数组元素写入顺序的双向链表的表尾。数组的正向遍历从 pListHead 的位置开始，通过不断更新 pInternalPointer 来实现；反向遍历从 pListTail 开始，通过不断更新 pInternalPointer 来实现。

• PHP 7

  由于 PHP 7 中数组的元素是按照写入的顺序存储，所以遍历的逻辑相对简单，只是在遍历过程中需要跳过被标记为 IS_UNDEF 的项。

⒌ hash 碰撞

• PHP 5

  前面在谈论数组元素添加/修改的时候已有提及，每次在数组新增元素时，都会检查并处理 hash 碰撞，即 CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST，代码如下

CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(p, ht->arBuckets[nIndex]);#define CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(element, list_head)        \    (element)->pNext = (list_head);                         \    (element)->pLast = NULL;                                \    if ((element)->pNext) {                                 \        (element)->pNext->pLast = (element);                \    }

  在新增元素时，如果当前 arBuckets 的位置没有其他元素，那么只需要直接写入新增的 Bucket 即可，否则新增的 Bucket 会被写入 hash 碰撞双向链表的表头位置。

• PHP 7

  前面已经讲过，PHP 7 中的 hashtable 是通过 Bucket 中的 val.u2.next 项来维护 hash 碰撞的单向链表的。所以，在往 hashtable 中添加新的元素时，最后需要先将 nIndex 位置的值写入新增的 Bucket 的 val.u2.next 中。而在删除 Bucket 时，需要同时找出要删除的 Bucket 所在的 hash 碰撞链表中的前一项，以便后续的 hash 碰撞链表的维护。

⒍ 扩容

• PHP 5

  在数组元素新增/修改的 API 中的最后有一行代码 ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht) 来判断当前 hashtable 是否需要扩容，如果需要则对其进行扩容。

// 判断当前 hashtable 是否需要扩容#define ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht)             \    if ((ht)->nNumOfElements > (ht)->nTableSize) {  \        zend_hash_do_resize(ht);                    \    }// hashtable 扩容（精简部分代码）ZEND_API int zend_hash_do_resize(HashTable *ht){    Bucket **t;    if ((ht->nTableSize << 1) > 0) {    /* Let's double the table size */        t = (Bucket **) perealloc(ht->arBuckets, (ht->nTableSize << 1) * sizeof(Bucket *), ht->persistent);        ht->arBuckets = t;        ht->nTableSize = (ht->nTableSize << 1);        ht->nTableMask = ht->nTableSize - 1;        zend_hash_rehash(ht);    }}// 扩容后对 hashtable 中的元素进行 rehash（精简部分代码）ZEND_API int zend_hash_rehash(HashTable *ht){    Bucket *p;    uint nIndex;    if (UNEXPECTED(ht->nNumOfElements == 0)) {        return SUCCESS;    }    memset(ht->arBuckets, 0, ht->nTableSize * sizeof(Bucket *));    for (p = ht->pListHead; p != NULL; p = p->pListNext) {        nIndex = p->h & ht->nTableMask;        CONNECT_TO_BUCKET_DLLIST(p, ht->arBuckets[nIndex]);        ht->arBuckets[nIndex] = p;    }    return SUCCESS;}

  首先，PHP 5 hashtable 扩容的前提条件：数组中元素的数量超过 hashtable 的 nTableSize 的值。之后，hashtable 的 nTableSize 会翻倍，然后重新为 arBuckets 分配内存空间并且更新 nTableMask 的值。最后，由于 nTableMask 发生变化，需要根据数组元素的索引重新计算 nIndex，然后将之前的 Bucket 关联到新分配的 arBuckets 中新的位置。

• PHP 7

  在 PHP 7 的新增/修改 hashtable 的 API 中也有判断是否需要扩容的代码 ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht)，当满足条件时则会执行扩容操作。

#define HT_SIZE_TO_MASK(nTableSize) \    ((uint32_t)(-((nTableSize) + (nTableSize))))#define HT_HASH_SIZE(nTableMask) \    (((size_t)(uint32_t)-(int32_t)(nTableMask)) * sizeof(uint32_t))#define HT_DATA_SIZE(nTableSize) \    ((size_t)(nTableSize) * sizeof(Bucket))#define HT_SIZE_EX(nTableSize, nTableMask) \    (HT_DATA_SIZE((nTableSize)) + HT_HASH_SIZE((nTableMask)))#define HT_SET_DATA_ADDR(ht, ptr) do { \        (ht)->arData = (Bucket*)(((char*)(ptr)) + HT_HASH_SIZE((ht)->nTableMask)); \    } while (0)#define HT_GET_DATA_ADDR(ht) \    ((char*)((ht)->arData) - HT_HASH_SIZE((ht)->nTableMask))// 当 hashtable 的 nNumUsed 大于或等于 nTableSize 时则执行扩容操作#define ZEND_HASH_IF_FULL_DO_RESIZE(ht)             \    if ((ht)->nNumUsed >= (ht)->nTableSize) {       \        zend_hash_do_resize(ht);                    \    }    # define HT_HASH_RESET(ht) \    memset(&HT_HASH(ht, (ht)->nTableMask), HT_INVALID_IDX, HT_HASH_SIZE((ht)->nTableMask))#define HT_IS_WITHOUT_HOLES(ht) \    ((ht)->nNumUsed == (ht)->nNumOfElements)// 扩容（精简部分代码）static void ZEND_FASTCALL zend_hash_do_resize(HashTable *ht){    if (ht->nNumUsed > ht->nNumOfElements + (ht->nNumOfElements >> 5)) { /* additional term is there to amortize the cost of compaction */        zend_hash_rehash(ht);    } else if (ht->nTableSize < HT_MAX_SIZE) {  /* Let's double the table size */        void *new_data, *old_data = HT_GET_DATA_ADDR(ht);        uint32_t nSize = ht->nTableSize + ht->nTableSize;        Bucket *old_buckets = ht->arData;        ht->nTableSize = nSize;        new_data = pemalloc(HT_SIZE_EX(nSize, HT_SIZE_TO_MASK(nSize)), GC_FLAGS(ht) & IS_ARRAY_PERSISTENT);        ht->nTableMask = HT_SIZE_TO_MASK(ht->nTableSize);        HT_SET_DATA_ADDR(ht, new_data);        memcpy(ht->arData, old_buckets, sizeof(Bucket) * ht->nNumUsed);        pefree(old_data, GC_FLAGS(ht) & IS_ARRAY_PERSISTENT);        zend_hash_rehash(ht);    } else {        zend_error_noreturn(E_ERROR, "Possible integer overflow in memory allocation (%u * %zu + %zu)", ht->nTableSize * 2, sizeof(Bucket) + sizeof(uint32_t), sizeof(Bucket));    }}// rehash（精简部分代码）ZEND_API int ZEND_FASTCALL zend_hash_rehash(HashTable *ht){    Bucket *p;    uint32_t nIndex, i;    if (UNEXPECTED(ht->nNumOfElements == 0)) {        if (!(HT_FLAGS(ht) & HASH_FLAG_UNINITIALIZED)) {            ht->nNumUsed = 0;            HT_HASH_RESET(ht);        }        return SUCCESS;    }    HT_HASH_RESET(ht);    i = 0;    p = ht->arData;    if (HT_IS_WITHOUT_HOLES(ht)) {    // Bucket 中没有被标记为 IS_UNDEF 的项        do {            nIndex = p->h | ht->nTableMask;            Z_NEXT(p->val) = HT_HASH(ht, nIndex);            HT_HASH(ht, nIndex) = HT_IDX_TO_HASH(i);            p++;        } while (++i < ht->nNumUsed);    } else {    // Bucket 中有被标记为 IS_UNDEF 的项        uint32_t old_num_used = ht->nNumUsed;        do {            if (UNEXPECTED(Z_TYPE(p->val) == IS_UNDEF)) {            // Bucket 中第一项被标记为 IS_UNDEF                uint32_t j = i;                Bucket *q = p;                if (EXPECTED(!HT_HAS_ITERATORS(ht))) {                // hashtable 没有遍历操作                    while (++i < ht->nNumUsed) {                        p++;                        if (EXPECTED(Z_TYPE_INFO(p->val) != IS_UNDEF)) {                            ZVAL_COPY_VALUE(&q->val, &p->val);                            q->h = p->h;                            nIndex = q->h | ht->nTableMask;                            q->key = p->key;                            Z_NEXT(q->val) = HT_HASH(ht, nIndex);                            HT_HASH(ht, nIndex) = HT_IDX_TO_HASH(j);                            if (UNEXPECTED(ht->nInternalPointer == i)) {                                ht->nInternalPointer = j;                            }                            q++;                            j++;                        }                    }                } else {                // hashtable 存在遍历操作                    uint32_t iter_pos = zend_hash_iterators_lower_pos(ht, 0);                    while (++i < ht->nNumUsed) {                        p++;                        if (EXPECTED(Z_TYPE_INFO(p->val) != IS_UNDEF)) {                            ZVAL_COPY_VALUE(&q->val, &p->val);                            q->h = p->h;                            nIndex = q->h | ht->nTableMask;                            q->key = p->key;                            Z_NEXT(q->val) = HT_HASH(ht, nIndex);                            HT_HASH(ht, nIndex) = HT_IDX_TO_HASH(j);                            if (UNEXPECTED(ht->nInternalPointer == i)) {                                ht->nInternalPointer = j;                            }                            if (UNEXPECTED(i >= iter_pos)) {                                do {                                    zend_hash_iterators_update(ht, iter_pos, j);                                    iter_pos = zend_hash_iterators_lower_pos(ht, iter_pos + 1);                                } while (iter_pos < i);                            }                            q++;                            j++;                        }                    }                }                ht->nNumUsed = j;                break;            }            nIndex = p->h | ht->nTableMask;            Z_NEXT(p->val) = HT_HASH(ht, nIndex);            HT_HASH(ht, nIndex) = HT_IDX_TO_HASH(i);            p++;        } while (++i < ht->nNumUsed);        /* Migrate pointer to one past the end of the array to the new one past the end, so that         * newly inserted elements are picked up correctly. */        if (UNEXPECTED(HT_HAS_ITERATORS(ht))) {            _zend_hash_iterators_update(ht, old_num_used, ht->nNumUsed);        }    }    return SUCCESS;}

  PHP 7 中 hashtable 在扩容时也是将 nTableSize 翻倍，然后进行 rehash。在进行 rehash 操作时，如果 Bucket 中没有标记为删除的项（IS_UNDEF），那么 rehash 操作之后 Bucket 的存储顺序不会发生任何变化，只是 idx 索引存储的位置会因为 nTableMask 的变化而变化，最终导致 hash 碰撞链表的变化。如果 Bucket 中存在被标记为删除的项，那么在 rehash 的过程中会跳过这些 Bucket 项，只保留那些没有被删除的项。同时，由于这样会导致 Bucket 的索引相较于原来发生变化，所以在 rehash 的过程中需要同时更新 hashtable 内部指针的信息以及与遍历操作相关的信息。

⒎ PHP 7 中的 packed hashtable

  在 PHP 7 中，如果一个数组为索引数组，并且数组中的索引为升序排列，那么此时由于 hashtable 中 Bucket 按照写入顺序排列，而数组索引也是升序的，所以映射表已经没有必要。PHP 7 针对这种特殊的情况对 hashtable 做了一些优化 packed hashtable。

#define HT_MIN_MASK ((uint32_t) -2)#define HT_MIN_SIZE 8#define HT_HASH_RESET_PACKED(ht) do { \        HT_HASH(ht, -2) = HT_INVALID_IDX; \        HT_HASH(ht, -1) = HT_INVALID_IDX; \    } while (0)static zend_always_inline void zend_hash_real_init_packed_ex(HashTable *ht){    void *data;    if (UNEXPECTED(GC_FLAGS(ht) & IS_ARRAY_PERSISTENT)) {        data = pemalloc(HT_SIZE_EX(ht->nTableSize, HT_MIN_MASK), 1);    } else if (EXPECTED(ht->nTableSize == HT_MIN_SIZE)) {        data = emalloc(HT_SIZE_EX(HT_MIN_SIZE, HT_MIN_MASK));    } else {        data = emalloc(HT_SIZE_EX(ht->nTableSize, HT_MIN_MASK));    }    HT_SET_DATA_ADDR(ht, data);    /* Don't overwrite iterator count. */    ht->u.v.flags = HASH_FLAG_PACKED | HASH_FLAG_STATIC_KEYS;    HT_HASH_RESET_PACKED(ht);}

  packed hashtable 在初始化时，nTableMask 的值默认为 -2，同时在 hashtable 的 flags 中会进行相应的标记。如果此时 packed hashtable 中没有任何元素，那么 nTableSize 会设为 0。

static void ZEND_FASTCALL zend_hash_packed_grow(HashTable *ht){    HT_ASSERT_RC1(ht);    if (ht->nTableSize >= HT_MAX_SIZE) {        zend_error_noreturn(E_ERROR, "Possible integer overflow in memory allocation (%u * %zu + %zu)", ht->nTableSize * 2, sizeof(Bucket), sizeof(Bucket));    }    ht->nTableSize += ht->nTableSize;    HT_SET_DATA_ADDR(ht, perealloc2(HT_GET_DATA_ADDR(ht), HT_SIZE_EX(ht->nTableSize, HT_MIN_MASK), HT_USED_SIZE(ht), GC_FLAGS(ht) & IS_ARRAY_PERSISTENT));}

  另外，packed hashtable 在扩容时，只需要将 nTableSize 翻倍，同时由于索引是升序排列的，所以 Bucket 的顺序不需要做任何调整，只需要重新分配内存空间即可。

需要强调的是，packed hashtable 只适用于索引为升序排列的索引数组（索引不一定要连续，中间可以有间隔）。如果索引数组的索引顺序被破坏，或索引中加入了字符串索引，那么此时 packed hashtable 会被转换为普通的 hashtable。

推荐学习：《PHP视频教程》

以上就是数组实现方式：PHP5 VS PHP7的详细内容，更多请关注24课堂在线网其它相关文章！