PHP中array_merge和union的性能比较

Question

我想了解PHP中array_merge和union的内部工作原理，以满足我的好奇心。请帮我了解以下ZEND内部实现：

• array_merge（CPU和RAM较慢）
• UNION（在所有方面都更快）

这是我运行的基准测试代码：https://gist.github.com/EnchanterIO/6e90f828c1b32c894d35267c353e83d2 使用PHP 7的输出结果为：

➜ ArrayMerge git:(master) ✗ php src/benchmark.php array_merge 20000

使用array_merge构建20000个元素的数组花费了7秒钟。

内存使用情况为：8 MB。内存峰值为：12288 MB。

➜ ArrayMerge git:(master) ✗ php src/benchmark.php union 20000

使用union构建20000个元素的数组花费了0秒钟。

内存使用情况为：8 MB。内存峰值为：10240 MB。

对于array_merge的理论：

我正在查看用于数组合并的C语言PHP源代码（如果这是正确的位置），尽管对我来说有点难以阅读，因为我不熟悉这些术语，但似乎array_merge较慢的原因是由于需要额外的foreach以及array_merge在结果数组中重新编号数字键。

对于UNION的理论：

虽然我没有找到它的源代码，但据我所知，将元素添加到数组中的方法如下：

• 一开始，数组内部分配了一些内存
• 通过向数组添加新元素，最终需要在后台动态分配更多内存，因此 PHP 内部（C）创建一个新数组，其内存量是原来的两倍，并复制内容
• 通过添加更多元素，这个过程会重复
• 没有重新排序，没有 foreach，只是随着时间的推移逐渐增加内存

有人能否详细解释这个过程并深入解释 ZEND 的幕后魔法？

更新：

我被引荐到以下链接，但仍无法理解：

https://lxr.room11.org/xref/php-src%40master/Zend/zend_opcode.c#740 https://lxr.room11.org/xref/php-src%40master/Zend/zend_operators.c#897 https://lxr.room11.org/xref/php-src%40master/Zend/zend_hash.c#1915

- Lukas Lukac

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你正在比较的这两段代码并不相同。特别地，$list[] = [$i => [$i]] 应该改为 $list[$i] = [$i] 或者 $list[] = [$i]？ - NikiC

在你的基准代码中，你在哪里应用了数组并集？ - revo

@NikiC 啊...你说得对!!! 我太专注于PHP内部，不小心忽略了这个错误。这就解释了为什么我创建了一个带有过高索引($i)的数组而需要双倍的内存！好的，内存错误已经被修复了。现在它有意义了。我的UNION理论正确吗？您能在数组合并部分添加一些额外的解释吗？我添加了一些可能有用的ZEND链接。Revo，你会怎样称呼："list[$i] = [$i]"? - Lukas Lukac

@EnchanterIO 这里 array_merge 和 []= 的关键区别在于，array_merge 复制数组而 []= 不复制(除非需要增加容量)。这就是为什么 array_merge 是 O(n) 而 []= 是 (分摊) O(1)。循环运行时，这是 O(n^2) 和 O(n) 之间的差异。在那一点上，具体的实现细节就不再重要了。 - NikiC

实际上在进一步检查后，我意识到我的先前基准测试结果是误导性的，并且在某些真实场景下几乎没有用处。@NikiC，请查看我的更多详细答案和第二个基准测试结果。 - Lukas Lukac

Answer 1

我认为我的基准测试不公平，因为（希望没有常识的人）会循环遍历数组，然后使用array_merge合并一个元素。

我创建了一个新的基准测试，展示了使用foreach和手动添加与使用array_merge将2个大数组合并成一个的区别。

结果

手动合并两个数组与使用 array_merge 合并它们没有性能优势。

- Lukas Lukac