百度工程師講PHP函數的實現原理及性能分析

百度工程師講PHP函數的實現原理及性能分析

　　類方法

　　類方法其執行原理和用戶函數是相同的，也是翻譯成opcodes順次調用。類的實現，zend用一個數據結構zend_class_entry來實現，里面保存了類相關的一些基本信息。這個entry是在php編譯的時候就已經處理完成。

　　在 zend_function的common中，有一個成員叫做scope，其指向的就是當前方法對應類的zend_class_entry。關于php中面向對象的實現，這里就不在做更詳細的介紹，今后將專門寫一篇文章來詳述php中面向對象的實現原理。就函數這一塊來說，method實現原理和 function完全相同，理論上其性能也差不多，后面我們將做詳細的性能對比。

　　性能對比

　　函數名長度對性能的影響

　　》》測試方法 對名字長度為1、2、4、8、16的函數進行比較，測試比較它們每秒可執行次數，確定函數名長度對性能的影 響

　　》》測試結果如下圖

　　》》結果分析

　　從圖上可以看出，函數名的長度對性能還是會有一定的影響。一個長度為1的函數和長度為16的 空函數調用 ，其性能差了1倍。分析一下源碼不難找到原因，如前面敘述所說，函數調用的時候zend會先在一個全局的funtion_table中通過函數名查詢相關信息，function_table是一個哈希表。必然的，名字越長查詢所需要的時間就越多。 因此，在實際編寫程序的時候，對多次調用的函數，名字建議不要太長。

　　雖然函數名長度對性能有一定影響，但具體有多大呢?這個問題應該還是需要結合實際情況來考慮，如果一個函數本身比較復雜的話，那么對整體的性能影響并不大。一個建議是對于那些會調用很多次，本身功能又比較簡單的函數，可以適當取一些言簡意賅的名字。

　　函數個數對性能的影響

　　》》測試方法

　　在以下三種環境下進行函數調用測試，分析結果:1.程序僅包含1個函數 2.程序包含100個函數 3.程序包含1000個函數。測試這三種情況下每秒所能調用的函數次數

　　》》測試結果如下圖

　　》》結果分析

　　從測試結果可以看出，這三種情況下性能幾乎相同，函數個數增加時性能下降微乎其微，可以忽略。從實現原理分析，幾種實現下唯一的區別在于函數獲取的部分。如前文所述，所有的函數都放在一個hash表中，在不同個數下查找效率都應該還是接近于O(1)，所以性能差距不大。

　　不同類型函數調用消耗

　　》》測試方法

　　選取用戶函數、類方法、靜態方法、內置函數各一種，函數本身不做任何事情，直接返回，主要測試空函數調用的消耗。測試結果為每秒可執行次數 測試中為去除其他影響，所有函數名字長度相同

　　》》測試結果如下圖

　　》》結果分析

　　通過測試結果可以看到，對于用戶自己編寫的php函數，不管是哪種類型，其效率是差不多的，均在280w/s左右。如我們預期，即使是空調，內置函數其效率也要高很多，達到780w/s，是前者是3倍。可見，內置函數調用的開銷還是遠低于用戶函數。從前面原理分析可知主要差距在于用戶函數調用時初始化符號表、接收參數等操作。

　　內置函數和用戶函數性能對比

　　》》測試方法

　　內置函數和用戶函數的性能對比，這里我們選取幾個常用的函數，然后用php實現相同功能的函數進行一下性能對比。測試中，我們選取字符串、數學、數組中各一個典型進行對比，這幾個函數分別是字符串截取(substr)、10進制轉2進制(decbin)、求最小值(min)和返回數組中的所以 key(array_keys)。

　　》》測試結果如下圖

　　》》結果分析

　　從測試結果可以看出，如我們預期，內置函數在總體性能上遠高于普通用戶函數。尤其對于涉及到字符串類操作的函數，差距達到了1個數量級。因此，函數使用的一個原則就是如果某功能有相應的內置函數，盡量使用它而不是自己編寫php函數。對于一些涉及到大量字符串操作的功能，為提高性能，可以考慮用擴展來實現。比如常見的富文本過濾等。

　　和C函數性能對比

　　》》測試方法

　　我們選取字符串操作和算術運算各3種函數進行比對，php用擴展實現。三種函數是簡單的一次算法運算、字符串比較和多次的算法運算。除了本身的兩類函數外，還會測試將函數空調開銷去掉后的性能，一方面比對一下兩種函數(c和php內置)本身的性能差異，另外就是側面印證空調函數的消耗 測試點為執行10w次操作的時間消耗

　　》》測試結果如下圖

　　》》結果分析

　　內置函數和C函數的開銷在去掉php函數空調用的影響后差距較小，隨著函數功能越來越復雜，雙方性能趨近于相同。這個從之前的函數實現分析中也容易得到論證，畢竟內置函數就是C實現的。函數功能越復雜，c和php的性能差距越小 相對c來說，php函數調用的開銷大很多，對于簡單函數來說性能還是有一定影響。因此php中函數不宜嵌套封裝太深。

　　偽函數及其性能

　　在php中，有這樣一些函數，它們在使用上是標準的函數用法，但底層實現卻和真正函數調用完全不同，這些函數不屬于前文提到的三種function中的任何一類，其實質是一條單獨的opcode，這里估且叫做偽函數或者指令函數。

　　如上所說，偽函數使用起來和標準的函數并無二致，看起來具有相同的特征。但是他們最終執行的時候是被zend反映成了一條對應的指令(opcode)來調用，因此其實現更接近于if、 for、算術運算等操作。

　　》》php中的偽函數

　　isset

　　empty

　　unset

　　eval

　　通過上面的介紹可以看出，偽函數由于被直接翻譯成指令來執行，和普通函數相比少了一次函數調用所帶來的開銷，因此性能會更好一些。我們通過如下測試來做一個對比。 Array_key_exists和isset兩者都可以判斷數組中某個key是否存在，看一下他們的性能

　　從圖上可以看出，和 array_key_exists相比，isset性能要高出很多，基本是前者的4倍左右，而即使是和空函數調用相比，其性能也要高出1倍左右。由此也側面印證再次說明了php函數調用的開銷還是比較大的。

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