PHP实战：百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析（二）

《PHP实战：百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析（二）》要点：
本文介绍了PHP实战：百度工程师讲PHP函数的实现原理及性能分析（二），希望对您有用。如果有疑问，可以联系我们。

类方法
类方法其执行原理和用户函数是相同的,也是翻译成opcodes按序调用.类的实现,zend用一个数据结构zend_class_entry来实现,里面保存了类相关的一些基本信息.这个entry是在php编译的时候就已经处理完成.
在 zend_function的common中,有一个成员叫做scope,其指向的就是当前方法对应类的zend_class_entry.关于php中面向对象的实现,这里就不在做更详细的介绍,今后将专门写一篇文章来详述php中面向对象的实现原理.就函数这一块来说,method实现原理和 function完全相同,理论上其性能也差不多,后面我们将做详细的性能对比.PHP编程

性能对比
函数名长度对性能的影响PHP编程

》》测试办法 对名字长度为1、2、4、8、16的函数进行比较,测试比较它们每秒可执行次数,确定函数名长度对性能的影 响PHP编程

》》测试结果如下图
PHP编程

》》结果分析
从图上可以看出,函数名的长度对性能还是会有一定的影响.一个长度为1的函数和长度为16的 空函数调用 ,其性能差了1倍.分析一下源码不难找到原因,如前面叙述所说,函数调用的时候zend会先在一个全局的funtion_table中通过函数名查询相关信息,function_table是一个哈希表.必然的,名字越长查询所需要的时间就越多. 因此,在实际编写程序的时候,对多次调用的函数,名字建议不要太长.PHP编程

虽然函数名长度对性能有一定影响,但具体有多大呢?这个问题应该还是需要结合实际情况来考虑,如果一个函数本身比较复杂的话,那么对整体的性能影响并不大.一个建议是对于那些会调用很多次,本身功能又比较简单的函数,可以适当取一些言简意赅的名字.
函数个数对性能的影响

》》测试办法
在以下三种环境下进行函数调用测试,分析结果:1.程序仅包含1个函数 2.程序包含100个函数 3.程序包含1000个函数.测试这三种情况下每秒所能调用的函数次数PHP编程

》》测试结果如下图
PHP编程

》》结果分析
从测试结果可以看出,这三种情况下性能几乎相同,函数个数增加时性能下降微乎其微,可以忽略.从实现原理分析,几种实现下唯一的区别在于函数获取的部分.如前文所述,所有的函数都放在一个hash表中,在不同个数下查找效率都应该还是接近于O(1),所以性能差距不大.
不同类型函数调用消耗
》》测试办法
选取用户函数、类办法、静态办法、内置函数各一种,函数本身不做任何事情,直接返回,主要测试空函数调用的消耗.测试结果为每秒可执行次数 测试中为去除其他影响,所有函数名字长度相同
》》测试结果如下图PHP编程

》》结果分析
通过测试结果可以看到,对于用户本身编写的php函数,不管是哪种类型,其效率是差不多的,均在280w/s左右.如我们预期,即使是空调,内置函数其效率也要高很多,达到780w/s,是前者是3倍.可见,内置函数调用的开销还是远低于用户函数.从前面原理分析可知主要差距在于用户函数调用时初始化符号表、接收参数等操作.PHP编程

内置函数和用户函数性能对比PHP编程

》》测试办法
内置函数和用户函数的性能对比,这里我们选取几个常用的函数,然后用php实现相同功能的函数进行一下性能对比.测试中,我们选取字符串、数学、数组中各一个典型进行对比,这几个函数分别是字符串截取(substr)、10进制转2进制(decbin)、求最小值(min)和返回数组中的所以 key(array_keys).
》》测试结果如下图

》》结果分析
从测试结果可以看出,如我们预期,内置函数在总体性能上远高于普通用户函数.尤其对于涉及到字符串类操作的函数,差距达到了1个数量级.因此,函数使用的一个原则就是如果某功能有相应的内置函数,尽量使用它而不是自己编写php函数.对于一些涉及到大量字符串操作的功能,为提高性能,可以考虑用扩展来实现.比如常见的富文本过滤等.
和C函数性能对比PHP编程

》》测试办法
我们选取字符串操作和算术运算各3种函数进行比对,php用扩展实现.三种函数是简单的一次算法运算、字符串比较和多次的算法运算.除了本身的两类函数外,还会测试将函数空调开销去掉后的性能,一方面比对一下两种函数(c和php内置)本身的性能差异,另外就是侧面印证空调函数的消耗 测试点为执行10w次操作的时间消耗
》》测试结果如下图
PHP编程

》》结果分析
内置函数和C函数的开销在去掉php函数空调用的影响后差距较小,随着函数功能越来越复杂,双方性能趋近于相同.这个从之前的函数实现分析中也容易得到论证,毕竟内置函数就是C实现的.函数功能越复杂,c和php的性能差距越小 相对c来说,php函数调用的开销大很多,对于简单函数来说性能还是有一定影响.因此php中函数不宜嵌套封装太深.
伪函数及其性能PHP编程

在php中,有这样一些函数,它们在使用上是标准的函数用法,但底层实现却和真正函数调用完全不同,这些函数不属于前文提到的三种function中的任何一类,其实质是一条单独的opcode,这里估且叫做伪函数或者指令函数.PHP编程

如上所说,伪函数使用起来和标准的函数并无二致,看起来具有相同的特征.但是他们最终执行的时候是被zend反映成了一条对应的指令(opcode)来调用,因此其实现更接近于if、 for、算术运算等操作.
》》php中的伪函数
isset
empty
unset
eval
通过上面的介绍可以看出,伪函数由于被直接翻译成指令来执行,和普通函数相比少了一次函数调用所带来的开销,因此性能会更好一些.我们通过如下测试来做一个对比. Array_key_exists和isset两者都可以判断数组中某个key是否存在,看一下他们的性能

从图上可以看出,和 array_key_exists相比,isset性能要高出很多,基本是前者的4倍左右,而即使是和空函数调用相比,其性能也要高出1倍左右.由此也侧面印证再次说明了php函数调用的开销还是比拟大的.PHP编程

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