在 PHP (>= 5.0) 中，通过引用传递是否更快？

Question

在 PHP 中，函数参数可以通过在函数声明中的参数前面加上一个 & 号来通过引用传递，如下所示：

function foo(&$bar)
{
    // ...
}

现在，我知道这并非旨在提高性能，而是允许函数更改通常超出其范围的变量。

相反，PHP 似乎使用 Copy On Write 来避免复制对象（可能还有数组），直到它们被更改。因此，对于不改变其参数的函数，其效果应该与您通过引用传递它们的效果相同。

但是，我想知道 Copy On Write 逻辑是否可能在 pass-by-reference 时发生短路，以及这是否会对性能产生任何影响。

ETA：可以肯定的是，我认为它不会更快，而且我很清楚这不是引用的用途。所以我认为我自己的猜测非常好，我只是在寻找一个真正知道幕后肯定发生了什么的人的答案。在 PHP 开发的五年中，我总是发现很难通过阅读源代码来获得有关 PHP 内部结构的优质信息。

Answer 1

很简单，不需要测试任何东西。 取决于用例。

对于少量参数，按值传递总是比参考值快。这取决于架构允许通过寄存器 (ABI) 传递多少变量。

例如 x64 将允许您通过寄存器传递 4 个 64 位值。 https://en.wikipedia.org/wiki/X86_calling_conventions

这是因为您不必取消引用指针，只需直接使用值即可。

如果您需要传递的数据大于 ABI，则其余值将进入堆栈。 在这种情况下，数组或对象（例如是类，或结构 + 标头）将始终比引用更快。

这是因为引用只是指向数据的指针（不是数据本身），大小固定，例如 32 位或 64 位，具体取决于机器。该指针将适合一个 CPU 寄存器。

PHP 是用 C/C++ 编写的，所以我希望表现相同。

Answer 2

我尝试使用基于我正在从事的项目的真实示例对此进行基准测试。与往常一样，差异微不足道，但结果却有些出乎意料。对于我见过的大多数基准测试，被调用的函数实际上并没有改变传入的值。我对它执行了一个简单的 str_replace()。

**Pass by Value Test Code:**

$originalString=''; // 1000 pseudo-random digits

function replace($string) {
    return str_replace('1', 'x',$string);
}
$output = '';
/* set start time */
$mtime = microtime();
$mtime = explode(" ", $mtime);
$mtime = $mtime[1] + $mtime[0];
$tstart = $mtime;
set_time_limit(0);

for ($i = 0; $i < 10; $i++ ) {
    for ($j = 0; $j < 1000000; $j++) {
        $string = $originalString;
        $string = replace($string);
    }
}

/* report how long it took */
$mtime = microtime();
$mtime = explode(" ", $mtime);
$mtime = $mtime[1] + $mtime[0];
$tend = $mtime;
$totalTime = ($tend - $tstart);
$totalTime = sprintf("%2.4f s", $totalTime);
$output .= "\n" . 'Total Time' .
    ': ' . $totalTime;
$output .= "\n" . $string;
echo $output;

通过参考测试代码

除了

function replace(&$string) {
    $string = str_replace('1', 'x',$string);
}
/* ... */
replace($string);

几秒钟内的结果（1000 万次迭代）：

PHP 5
    Value:     14.1007
    Reference: 11.5564

PHP 7
    Value:     3.0799
    Reference: 2.9489

每个函数调用的差异只有几分之一毫秒，但对于这个用例，在 PHP 5 和 PHP 7 中通过引用传递更快。

（注意：PHP 7 测试是在更快的机器上执行的——PHP 7 更快，但可能没有那么快。）

Answer 3

Zend 引擎使用写时复制，当您自己使用引用时，它会产生一些额外的开销。但在撰写本文时只能找到this mention，the manual 中的 cmets 包含其他链接。

（编辑）Objects and references 上的手册页包含有关对象变量与引用有何不同的更多信息。

Answer 4

没有什么比一段测试代码更好的了

<?PHP
$r = array();

for($i=0; $i<500;$i++){
$r[]=5;
}

function a($r){
$r[0]=1;
}
function b(&$r){
$r[0]=1;
}

$start = microtime(true);
for($i=0;$i<9999;$i++){
  //a($r);
  b($r);
}
$end = microtime(true);

echo $end-$start;
?>

最终结果！数组越大（或调用次数越多），差异就越大。所以在这种情况下，通过引用调用更快，因为值在函数内部发生了变化。

否则“按引用”和“按值”之间没有真正的区别，编译器足够聪明，不会在不需要时每次都创建新副本。

Answer 5

我已经尝试过将 10k 字节字符串的值和引用传递给两个相同的函数。一个按值取参数，第二个按引用取参数。它们是通用函数——接受参数、进行简单处理并返回一个值。我对两者都进行了 100 000 次调用，发现引用并非旨在提高性能 - 引用的利润接近 4-5%，并且只有当字符串变得足够大时才会增长（100k 或更长，提高了 6-7%） .所以，我的结论是不要使用引用来提高性能，这东西不是为了那个。

我使用的是 PHP 5.3.1 版

Answer 6

我对此进行了一些测试，因为我不确定给出的答案。

我的结果表明，通过引用传递大型数组或字符串的速度明显更快。

这是我的结果：

Y 轴 (Runs) 是函数在 1 秒内可以调用多少次 * 10

对每个函数/变量重复测试 8 次

这是我使用的变量：

$large_array = array_fill(PHP_INT_MAX / 2, 1000, 'a');
$small_array = array('this', 'is', 'a', 'small', 'array');
$large_object = (object)$large_array;
$large_string = str_repeat('a', 100000);
$small_string = 'this is a small string';
$value = PHP_INT_MAX / 2;

这些是函数：

function pass_by_ref(&$var) {
}

function pass_by_val($var) {
}

Answer 7

在使用 20 kB 的字符串调用函数进行 100 000 次迭代的测试中，结果是：

只读取/使用参数的函数

pass by value:      0.12065005 seconds
pass by reference:  1.52171397 seconds

写入/更改参数的功能

pass by value:      1.52223396 seconds
pass by reference:  1.52388787 seconds

---

结论

1. 按值传递参数总是更快

2. 如果函数改变了传递的变量的值，实际上与按引用传递而不是按值传递是一样的

Answer 8

传递对象时无需添加&运算符。在 PHP 5+ 中，对象是通过引用传递的。

Answer 9

我很确定不会，它不会更快。 此外，它在手册中明确指出不要尝试使用引用来提高性能。

编辑：找不到它说的地方，但它就在那里！