PHP 的数组内存使用管理是如何工作的？

Question

我试图弄清楚 PHP 是如何将数组加载到内存中的，以及传递数组何时会消耗内存。

所以我运行了这段代码：注意输入数组在这个例子中不太重要：

<?php

echo $this->getMemoryUsage();
$arr = $query->result_array(); // array of arrays from codeigniter
echo $this->getMemoryUsage();

这正好消耗 250 kB 的内存，这意味着数组的大小大约为 250 kB，大约。

所以我运行了以下代码：

<?php

echo $this->getMemoryUsage();
$arr = $query->result_array(); // array of arrays from codeigniter

$arr[0]['id'] = 'changing this value';

$foo = $arr;
$foo[2]['id'] = 'changing this value again';

$bar = $foo;
$bar[4]['id'] = 'changing this value again and again';

$far = $bar;
$far[5]['id'] = 'changing this value again and again and again';

echo $this->getMemoryUsage();

根据我阅读和被告知的内容，PHP 实际上并没有复制数组，它只引用原始数组，但是一旦进行了更改，PHP 就必须复制整个数组。

想象一下，当上面的代码恰好消耗 500 kB 的 RAM 时，我会感到惊讶。

谁能解释这里发生了什么？

为了清楚起见，所有这些索引（0-5 和id）已经存在于原始数组中，我只是在修改值。原始值是某个整数。

编辑

只是为了清除 $this->result() 的参与；这是我进行的另一项测试：

    echo $this->getMemoryUsage();
    $arr = $query->result_array(); // array of arrays from codeigniter
//$arr[0]['id'] = 'changing this value';

    $foo = $arr;
    $foo[2]['id'] = 'changing this value again';

    //$bar = $foo;
    //$bar[4]['id'] = 'changing this value again and again';
    //
    //$far = $bar;
    //$far[4]['id'] = 'changing this value again and again and again';

    echo $this->getMemoryUsage();

这次的输出正好是 250 kB - 就像原来的试用版一样，没有任何变化

编辑#2

根据要求，我在设置中运行了此处的代码，以确保结果一致： http://pastebin.com/cYNg4cg7

这些是结果：

声明：4608 kB
最终：8904 KB
与声明的差异：4296 kB

因此，即使声明为 4608 并且数组被传递和更改了 4 次，它仍然只增加了不到一倍的内存占用。

编辑#3

我已经在每次分配后运行了内存更改：

声明：5144 kB
分配 A0 添加：144 kB
分配 A1 添加：1768 kB
分配 A2 添加：1768 kB
分配 A3 添加：1768 kB
最终：10744 KB
声明的差异：5600 kB

第一次之后的每个后续操作的成本完全相同，这似乎表明正在复制完全相同的大小。这似乎支持奥斯汀的回答，现在唯一没有加起来的是分配的大小，但这是一个不同的问题。

看来奥斯汀很喜欢，如果没有其他答案，我会接受。

Answer 1

以下是我的想法：

如您所说，PHP 数组是在写入时复制的，但是多维数组的每一级都是在写入时单独复制的。 PHP 非常聪明地重用多维数组的一部分，而不仅仅是整个数组。 （这类似于一些支持快照的文件系统，如 ZFS。）

例子：假设我们有这个数组

$x = array('foo' => array(1, 2, 3), 'bar' => array(4, 5, 6));

这不是作为单个块存储在内存中，而是作为单独的块存储在此处，标记为 A、B、C 和 $x：

array(1, 2, 3) //A
array(4, 5, 6) //B
array('foo' => {pointer to A}, 'bar' => {pointer to B}) //C
{pointer to C} //$x

现在让我们复制$x：

$y = $x;

这使用很少的额外内存，因为它所要做的就是创建另一个指向C的指针：

array(1, 2, 3) //A
array(4, 5, 6) //B
array('foo' => {pointer to A}, 'bar' => {pointer to B}) //C
{pointer to C} //$x
{pointer to C} //$y

现在让我们更改$y：

$y['foo'][0] = 10;

以下是不会发生的事情：

array(1, 2, 3) //A
array(10, 2, 3) //A2
array(4, 5, 6) //B
array(4, 5, 6) //B2
array('foo' => {pointer to A}, 'bar' => {pointer to B}) //C
array('foo' => {pointer to A2}, 'bar' => {pointer to B2}) //C2
{pointer to C} //$x
{pointer to C2} //$y

注意B 和B2 是相同的。没有必要将相同的东西保留两次，所以实际发生的情况是这样的：

array(1, 2, 3) //A
array(10, 2, 3) //A2
array(4, 5, 6) //B
array('foo' => {pointer to A}, 'bar' => {pointer to B}) //C
array('foo' => {pointer to A2}, 'bar' => {pointer to B}) //C2
{pointer to C} //$x
{pointer to C2} //$y

在这个简单的例子中，收益非常小，但想象一下'bar' 数组包含数千个数字，而不是三个数字。您最终会节省大量内存。

将此与您的原始代码相关联，尝试不仅在开始和结束时打印内存使用情况，而且在每次新数组分配之后打印。您会看到，在每一步之后，内存使用量仅增加了原始数组占用量的一小部分。这是因为只有部分数组被复制，而不是全部。具体来说，第一级数组和你更改的特定子数组会被复制，但其他子数组不会被复制。

由于您的代码的特定设置和您制作的数组副本的数量，最终使用的内存量是起始量的两倍似乎是巧合。

（实际上，PHP 可以做得比我在这里描述的更好（它可能只保留一份 'foo' 和 'bar' 等），但在大多数情况下，它归结为相同的类型诡计。）

如果您想对此进行更生动的演示，请执行以下操作：

$base = memory_get_usage();
$x = array('small' => array('this is small'), 'big' => array());
for ($i = 0; $i < 1000000; $i++) {
    $x['big'][] = $i;
}
echo (memory_get_usage() - $base).PHP_EOL; //a lot of memory
$y = $x;
$y['small'][0] = 'now a bit bigger';
echo (memory_get_usage() - $base).PHP_EOL; //a bit more memory
$z = $x;
$z['big'][0] = 2;
echo (memory_get_usage() - $base).PHP_EOL; //a LOT more memory