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深入理解PHP之isset和array_key_exists对比

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深入理解PHP之isset和array_key_exists对比Scanning阶段，程序会扫描zend_language_scanner.l文件将代码文件转换成语言片段。 接下来就到了Parsing阶段，这个阶段，程序将 T_ISSET 等Tokens转换成有意义的表达式，此时会做语法分析，Tokens的yacc保存在zend_langu…

1、概述

经常使用isset判断变量或数组中的键是否存在, 但是数组中可以使用array_key_exists这个函数, 那么这两个谁最优呢?

官方文档对两者的定义

– 分类 描述 文档
isset 语言构造器 检测变量是否已设置并且非 NULL php.net/manual/zh/f…
array_key_exists 函数 检查数组里是否有指定的键名或索引 php.net/manual/zh/f…

isset() 对于数组中为 NULL 的值不会返回 TRUE，而 array_key_exists() 会。 array_key_exists() 仅仅搜索第一维的键。 多维数组里嵌套的键不会被搜索到。 要检查对象是否有某个属性，应该去用 property_exists()。

2、测试

2.1 测试环境

OS PHP PHPUnit
MacOS 10.13.6 PHP 7.2.7 (cli) PHPUnit 6.5.7

2.2 单元测试

class issetTest extends \PHPUnit\Framework\TestCase {
    /** * @dataProvider dataArr */
    public function testName($arr) {
        $this->assertTrue(isset($arr['name']));
        $this->assertFalse(isset($arr['age']));
        $this->assertTrue(isset($arr['sex']));
        $this->assertTrue(array_key_exists('name', $arr));
        $this->assertTrue(array_key_exists('age', $arr));
        $this->assertTrue(array_key_exists('sex', $arr));
        $this->assertFalse(empty($arr['name']));
        $this->assertTrue(empty($arr['age']));
        $this->assertTrue(empty($arr['sex']));
    }

    public function dataArr() {
        return [
            [
                ['name' => 123, 'age' => null, 'sex' => 0]
            ]
        ];
    }
}

/* PHPUnit 6.5.7 by Sebastian Bergmann and contributors. . 1 / 1 (100%) Time: 113 ms, Memory: 8.00MB OK (1 test, 9 assertions) */

2.3 性能-执行时间

如上, php cli环境下, 执行10000000次, 测试代码和执行时间如下:

<?php

$arr = [
    'name' => 123,
    'age' => null
];

$max = 10000000;

testFunc($arr, 'name', $max);
testFunc($arr, 'age', $max);

function testFunc($arr, $key, $max = 1000) {
    echo '`$arr[\'', $key, '\']` | - | -', PHP_EOL;

    $startTime = microtime(true);
    for ($i = 0; $i <= $max; $i++) {
        isset($arr[$key]);
    }
    echo '^ | isset | ', microtime(true) - $startTime, PHP_EOL;

    $startTime = microtime(true);
    for ($i = 0; $i <= $max; $i++) {
        array_key_exists($key, $arr);
    }
    echo '^ | array_key_exists | ', microtime(true) - $startTime, PHP_EOL;

    $startTime = microtime(true);
    for ($i = 0; $i <= $max; $i++) {
        isset($arr[$key]) || array_key_exists($key, $arr);
    }
    echo '^ | isset or array_key_exists | ', microtime(true) - $startTime, PHP_EOL;
}

PHP 5.6 -|函数|执行时间(s) —|—|— $arr['name'] | – | – ^ | isset | 0.64719796180725 ^ | array_key_exists | 2.5713651180267 ^ | isset or array_key_exists | 1.1359150409698 $arr['age'] | – | – ^ | isset | 0.53988218307495 ^ | array_key_exists | 2.7240340709686 ^ | isset or array_key_exists | 2.9613540172577

PHP 7.2.4 -|函数|执行时间(s) —|—|— $arr['name'] | – | – ^ | isset | 0.24308800697327 ^ | array_key_exists | 0.3645191192627 ^ | isset or array_key_exists | 0.28933310508728 $arr['age'] | – | – ^ | isset | 0.23279714584351 ^ | array_key_exists | 0.33850502967834 ^ | isset or array_key_exists | 0.54935812950134

2.4 性能-使用VLD查看opcode

/usr/local/Cellar/php/7.2.7/bin/php -d vld.active=1 -dvld.verbosity=3 vld.php
描述 isset array_key_exists
code $arr = ['name' => 'li']; isset($arr['name']); $arr = ['name' => 'li']; array_key_exists('name', $arr);
-dvld.active=1
image
image
-dvld.verbosity=3
image
image

3、源码

3.1 isset 源码分析

Zend/zend_language_scanner.l (Scanning阶段)

Scanning阶段，程序会扫描zend_language_scanner.l文件将代码文件转换成语言片段。

<ST_IN_SCRIPTING>"isset" {
	RETURN_TOKEN(T_ISSET);
}

可见 isset 生成对应的token为 T_ISSET

3.1.2 Zend/zend_language_parser.y (Parsing阶段)

当执行PHP源码，会先进行语法分析，isset的yacc如下： 接下来就到了Parsing阶段，这个阶段，程序将 T_ISSET 等Tokens转换成有意义的表达式，此时会做语法分析，Tokens的yacc保存在zend_language_parser.y文件中。isset的yacc如下(T_ISSET)：

internal_functions_in_yacc:
		T_ISSET '(' isset_variables ')' { ? = $3; }
	|	T_EMPTY '(' expr ')' { ? = zend_ast_create(ZEND_AST_EMPTY, $3); }
	|	T_INCLUDE expr
			{ ? = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_INCLUDE, $2); }
	|	T_INCLUDE_ONCE expr
			{ ? = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_INCLUDE_ONCE, $2); }
	|	T_EVAL '(' expr ')'
			{ ? = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_EVAL, $3); }
	|	T_REQUIRE expr
			{ ? = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_REQUIRE, $2); }
	|	T_REQUIRE_ONCE expr
			{ ? = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_REQUIRE_ONCE, $2); }
;

isset_variables:
		isset_variable { ? = $1; }
	|	isset_variables ',' isset_variable
			{ ? = zend_ast_create(ZEND_AST_AND, $1, $3); }
;

isset_variable:
		expr { ? = zend_ast_create(ZEND_AST_ISSET, $1); }
;

%%

/* Zend/zend_ast.c */
# zend_ast_export_ex
case ZEND_AST_EMPTY:
	FUNC_OP("empty");
case ZEND_AST_ISSET:
	FUNC_OP("isset");

最终执行了zend_ast_create(ZEND_AST_ISSET, $1);

我们知道, PHP7开始, 语法解析过程的产物保存于CG(AST)，接着zend引擎会把AST进一步编译为 zend_op_array ，它是编译阶段最终的产物，也是执行阶段的输入

3.1.3 Zend/zend_compile.c(将表达式编译成opcodes)

将表达式编译成opcodes，可见isset对应的opcodes为ZEND_AST_ISSET。打开zend_compile.c文件

# void zend_compile_expr(znode *result, zend_ast *ast) /* {{{ */
	
case ZEND_AST_ISSET:
case ZEND_AST_EMPTY:
	zend_compile_isset_or_empty(result, ast);
	return;

最终执行了zend_compile_isset_or_empty函数，在源码目录中查找, 可以发现，此函数也在 zend_compile.c 文件中定义。

void zend_compile_isset_or_empty(znode *result, zend_ast *ast) /* {{{ */
{
	zend_ast *var_ast = ast->child[0];

	znode var_node;
	zend_op *opline = NULL;

	ZEND_ASSERT(ast->kind == ZEND_AST_ISSET || ast->kind == ZEND_AST_EMPTY);

	if (!zend_is_variable(var_ast) || zend_is_call(var_ast)) {
		if (ast->kind == ZEND_AST_EMPTY) {
			/* empty(expr) can be transformed to !expr */
			zend_ast *not_ast = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_UNARY_OP, ZEND_BOOL_NOT, var_ast);
			zend_compile_expr(result, not_ast);
			return;
		} else {
			zend_error_noreturn(E_COMPILE_ERROR,
				"Cannot use isset() on the result of an expression "
				"(you can use \"null !== expression\" instead)");
		}
	}

	switch (var_ast->kind) {
		case ZEND_AST_VAR:
			if (is_this_fetch(var_ast)) {
				opline = zend_emit_op(result, ZEND_ISSET_ISEMPTY_THIS, NULL, NULL);
			} else if (zend_try_compile_cv(&var_node, var_ast) == SUCCESS) {
				opline = zend_emit_op(result, ZEND_ISSET_ISEMPTY_VAR, &var_node, NULL);
				opline->extended_value = ZEND_FETCH_LOCAL | ZEND_QUICK_SET;
			} else {
				opline = zend_compile_simple_var_no_cv(result, var_ast, BP_VAR_IS, 0);
				opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_VAR;
			}
			break;
		case ZEND_AST_DIM:
			opline = zend_compile_dim_common(result, var_ast, BP_VAR_IS);
			opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ;
			break;
		case ZEND_AST_PROP:
			opline = zend_compile_prop_common(result, var_ast, BP_VAR_IS);
			opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_PROP_OBJ;
			break;
		case ZEND_AST_STATIC_PROP:
			opline = zend_compile_static_prop_common(result, var_ast, BP_VAR_IS, 0);
			opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_STATIC_PROP;
			break;
		EMPTY_SWITCH_DEFAULT_CASE()
	}

	result->op_type = opline->result_type = IS_TMP_VAR;
	opline->extended_value |= ast->kind == ZEND_AST_ISSET ? ZEND_ISSET : ZEND_ISEMPTY;
}
/* }}} */

从这个函数最后一行可以看出，最终执行的还是ZEND_ISSET, 根据不同的用法会使用不同的opcode处理, 此处以ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ为例。

3.1.4 Zend/zend_vm_execute.h (执行opcodes)

opcode 对应处理函数的命名规律：

ZEND_[opcode]SPEC(变量类型1)_(变量类型2)_HANDLER

变量类型1和变量类型2是可选的，如果同时存在，那就是左值和右值，归纳有下几类： VAR TMP CV UNUSED CONST 这样可以根据相关的执行场景来判定。

zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CONST_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CONST_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CONST_CV_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CV_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CV_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_CV_HANDLER,

我们看下 ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_CV_HANDLER 这个处理函数

if (opline->extended_value & ZEND_ISSET) {
	/* > IS_NULL means not IS_UNDEF and not IS_NULL */
	result = value != NULL && Z_TYPE_P(value) > IS_NULL &&
	    (!Z_ISREF_P(value) || Z_TYPE_P(Z_REFVAL_P(value)) != IS_NULL);
} else /* if (opline->extended_value & ZEND_ISEMPTY) */ {
	result = (value == NULL || !i_zend_is_true(value));
}

上面的 if … else 就是判断是isset，还是empty，然后做不同处理，Z_TYPE_P, i_zend_is_true 不同判断。

可见，isset的最终实现是通过 Z_TYPE_P 获取变量类型，然后再进行判断的。

函数的完整定义请查看Zend/zend_vm_execute.h，以下是 i_zend_is_true 和 Z_TYPE_P的定义：

3.2 array_key_exists 源码分析

3.2.1 ext/standard/array.c (数组扩展中实现)

array_key_exists是php内置函数，通过扩展方式实现的。打开php源码，ext/standard/目录下

// ➜  standard git:(master) ✗ grep -r 'PHP_FUNCTION(array_key_exists)' *

array.c: PHP_FUNCTION(array_key_exists)
php_array.h: PHP_FUNCTION(array_key_exists);

具体实现如下：

/* {{{ proto bool array_key_exists(mixed key, array search) Checks if the given key or index exists in the array */
PHP_FUNCTION(array_key_exists)
{
	zval *key;					/* key to check for */
	HashTable *array;			/* array to check in */

#ifndef FAST_ZPP
	if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS(), "zH", &key, &array) == FAILURE) {
		return;
	}
#else
	ZEND_PARSE_PARAMETERS_START(2, 2)
		Z_PARAM_ZVAL(key)
		Z_PARAM_ARRAY_OR_OBJECT_HT(array)
	ZEND_PARSE_PARAMETERS_END();
#endif

	switch (Z_TYPE_P(key)) {
		case IS_STRING:
			if (zend_symtable_exists_ind(array, Z_STR_P(key))) {
				RETURN_TRUE;
			}
			RETURN_FALSE;
		case IS_LONG:
			if (zend_hash_index_exists(array, Z_LVAL_P(key))) {
				RETURN_TRUE;
			}
			RETURN_FALSE;
		case IS_NULL:
			if (zend_hash_exists_ind(array, ZSTR_EMPTY_ALLOC())) {
				RETURN_TRUE;
			}
			RETURN_FALSE;

		default:
			php_error_docref(NULL, E_WARNING, "The first argument should be either a string or an integer");
			RETURN_FALSE;
	}
}
/* }}} */

可以看到, 是通过 Z_TYPE_P 宏获取变量类型, 通过 zend_hash 相关函数判断 key 是否存在。以key为字符串为例，在Zend/zend_hash.h追踪具体实现：

3.2.2 Zend/zend_hash.h

ZEND_API zval* ZEND_FASTCALL zend_hash_find(const HashTable *ht, zend_string *key);

...

static zend_always_inline int zend_symtable_exists_ind(HashTable *ht, zend_string *key)
{
	zend_ulong idx;

	if (ZEND_HANDLE_NUMERIC(key, idx)) {
		return zend_hash_index_exists(ht, idx);
	} else {
		return zend_hash_exists_ind(ht, key);
	}
}

static zend_always_inline int zend_hash_exists_ind(const HashTable *ht, zend_string *key)
{
	zval *zv;

	zv = zend_hash_find(ht, key);
	return zv && (Z_TYPE_P(zv) != IS_INDIRECT ||
			Z_TYPE_P(Z_INDIRECT_P(zv)) != IS_UNDEF);
}

再次先通过函数ZEND_HANDLE_NUMERIC对key做判断，看这个字符串是不是数字类型的, 当key为数字时执行 zend_hash_index_exists, 实现如下:

3.2.3 Zend/zend_hash.c

3.2.3.1 zend_hash_index_exists()
/** * 这里有一个宏HASH_FLAG_PACKED，为真就代表当前数组的key都是系统生成的，也就是说是按从0到1，2，3等等按序排列的，所以判读键为key的是否存在，直接检查arData数组中第idx个元素是否有定义就行了，这里不涉及什么hash查找，冲突解决等一系列问题。 * * 但如果HASH_FLAG_PACKED为假，那么肯定就需要先计算idx的hash值，找到key为idx的数据应该在arData的第几位才行。这就要通过函数zend_hash_index_find_bucket了。 */
ZEND_API zend_bool ZEND_FASTCALL zend_hash_index_exists(const HashTable *ht, zend_ulong h)
{
	Bucket *p;

	IS_CONSISTENT(ht);

	if (ht->u.flags & HASH_FLAG_PACKED) {
		if (h < ht->nNumUsed) {
			if (Z_TYPE(ht->arData[h].val) != IS_UNDEF) {
				return 1;
			}
		}
		return 0;
	}

	p = zend_hash_index_find_bucket(ht, h);
	return p ? 1 : 0;
}
3.2.3.2 zend_hash_find()

在Zend/zend_hash.c中有zend_hash_find()的实现, code如下:

/*++-- zend_hash_find --++*/
/* Returns the hash table data if found and NULL if not. */
ZEND_API zval* ZEND_FASTCALL zend_hash_find(const HashTable *ht, zend_string *key)
{
	Bucket *p;

	IS_CONSISTENT(ht);

	p = zend_hash_find_bucket(ht, key);
	return p ? &p->val : NULL;
}
3.2.3.3 zend_hash_index_find_bucket()
static zend_always_inline Bucket *zend_hash_index_find_bucket(const HashTable *ht, zend_ulong h)
{
	uint32_t nIndex;
	uint32_t idx;
	Bucket *p, *arData;

	arData = ht->arData;
	nIndex = h | ht->nTableMask;
	idx = HT_HASH_EX(arData, nIndex);
	while (idx != HT_INVALID_IDX) {
		ZEND_ASSERT(idx < HT_IDX_TO_HASH(ht->nTableSize));
		p = HT_HASH_TO_BUCKET_EX(arData, idx);
		if (p->h == h && !p->key) {
			return p;
		}
		idx = Z_NEXT(p->val);
	}
	return NULL;
}
3.2.3.4 zend_hash_find_bucket()
static zend_always_inline Bucket *zend_hash_find_bucket(const HashTable *ht, zend_string *key)
{
	zend_ulong h;
	uint32_t nIndex;
	uint32_t idx;
	Bucket *p, *arData;

	h = zend_string_hash_val(key);
	arData = ht->arData;
	nIndex = h | ht->nTableMask;
	idx = HT_HASH_EX(arData, nIndex);
	while (EXPECTED(idx != HT_INVALID_IDX)) {
		p = HT_HASH_TO_BUCKET_EX(arData, idx);
		if (EXPECTED(p->key == key)) { /* check for the same interned string */
			return p;
		} else if (EXPECTED(p->h == h) &&
		     EXPECTED(p->key) &&
		     EXPECTED(ZSTR_LEN(p->key) == ZSTR_LEN(key)) &&
		     EXPECTED(memcmp(ZSTR_VAL(p->key), ZSTR_VAL(key), ZSTR_LEN(key)) == 0)) {
			return p;
		}
		idx = Z_NEXT(p->val);
	}
	return NULL;
}

这里需要明白一点，数字的哈希值就等于他本身，所以才有不计算h的哈希值，就执行h | ht->nTableMask。

然后处理一下冲突，最后得出key为idx的数据是否存在于数组中。

如果idx确确实实是字符串，那么思路更简单一点，最后通过zen_hash_find_bucket来判断是否存在，与上面zend_hash_index_find_bucket不同的是，函数中要先计算字符串key的哈希值，然后再执行h | ht->nTableMask。

如下,

    zend_symtable_exists_ind -->ZEND_HANDLE_NUMERIC{ZEND_HANDLE_NUMERIC}
    ZEND_HANDLE_NUMERIC --> zend_hash_index_exists
    ZEND_HANDLE_NUMERIC --> zend_hash_exists_ind
    zend_hash_index_exists-->zend_hash_index_find_bucket
    zend_hash_exists_ind-->zend_hash_find
    zend_hash_find-->zend_hash_find_bucket

4、总结

  • isset效率高于array_key_exists, PHP7之后有30%左右的提升, php5.6有将近70%的提升。

  • isset是语法结构, array_key_exists是函数, 调用开销要小。

  • isset通过 Z_TYPE_P 获取变量类型，然后再进行判断实现的; array_key_exists则是通过hash查找来实现的。

  • 对于数组，isset的性能要高于array_key_exists 所以，如果数组比较大，我们应该用如下方法保证性能和准确性 isset or array_key_exists。

5、扩展阅读

今天的文章深入理解PHP之isset和array_key_exists对比分享到此就结束了，感谢您的阅读。

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