php的foreach深度剖析

最新推荐文章于 2022-05-25 11:19:32 发布

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今天的操作中出现了如下的问题，下面试着解释其中原因：
先看看代码：

$arr = array('a', 'b', 'c');
foreach($arr as $key=>$item) {
$arr[$key] = $item . $item;//修改元素的值，只要是写操作即可，无论什么
}
var_dump($arr);
var_dump(current($arr));

复制代码

上面的代码的结果为：
'aa', 'bb', 'cc'
'bb'
上面的第一行结果没有问题，主要是考虑下面的结果，为什么会是'bb'呢？

下面就开始解释这个问题：
影响这个结果的应该有以下的原因：
1，foreach所操作的是指定数组的一个拷贝
2，PHP所采取的是写时复制（copy on write, COW)
3，数组在复制时数组指针的处理规则

1,什么叫 foreach所操作的是指定数组的一个拷贝？
这句话的意思是指，foreach结构所指定的数组$arr，并不是我们在语句上看到的$arr, 内部处理时是处理的$arr 的一个拷贝，也就是 = $arr;

$arr = array('a', 'b', 'c');
foreach($arr as $value) 此处用来获得$value的，并不是语法上$arr 而是看不到的$arr的一个拷贝。
来个简单证明：
foreach($arr as $item) {
$arr[] = 'add';//每次循环增加一个$arr的元素
echo 'once', ' ';//输出一个单词和空格
}
var_dump($arr);

复制代码

once once once array(6){'a','b', 'c', 'add', 'add', 'add'}
这个例子的结果是输出三个once 和一个含义6个元素的数组。
说明我虽然对$arr增加了元素但是并没有在遍历时遍历到新增的元素，遍历时不是使用$arr这个元素，而是使用的$arr的一个拷贝-你看不到，我也看不到。

2什么是写时复制呢？
就是通过赋值的方式赋值给变量时，不会申请新的内存来存放新变量所保存的值，而是简单地通过一个计数器来公用内存，只有其中一个引用指向的变量的值发生变化时，才申请内存空间来保存新值，以达到节省内存空间的目的。例如：
$foo = 1;
$bar = $foo;
echo $bar + $foo; //2
上面的代码就不会开辟2个变量空间来保存相同的1 而是使用的是1个值空间。
如果接下来再执行：
$bar = 2;
此时$foo 与$bar的值发生了变化，需要为$bar开辟新的空间来保存这个值。
这个特性就是写时复制——在写数据的时候复制值空间。

再看例子：

//未使用变量的内存
var_dump(memory_get_usage());//327768
$foo = str_repeat('itcast-php', 10000);
//使用变量$foo之后的内存
var_dump(memory_get_usage());//424864
$bar = $foo;
//将变量$foo 复制给$bar后的内存
var_dump(memory_get_usage());//427912
$bar = str_repeat('itcast-kang', 10000);
//对$bar值修改后使用的内存
var_dump(memory_get_usage());//537960

复制代码

从上面的例子可以看到复制一个变量$bar后内存的分配并没有像分配$ffoo时增加那么多的空间，而是在对$bar重新赋值时才分配的额外的空间

以上特性就是 php为了优化内存而采用的 COW策略，很多语言中都有类似的优化，例如C++的STL中等等

注意一点，如果在foreach时候使用的是引用传值，则不会出现拷贝，因而不会出现这个状况。

3，在数组之间复制是数组指针是怎样的规律

例如$copy_arr = $arr;中
如果$arr的数组指针处于$arr数组内部（指向任意的一个元素），那么在赋值时，$arr的指针位置不变，而$copy_arr的指针与$arr的指针位置相同
如果$arr的数组指针处于数组末端（最后一个元素后，超出数组），那么在赋值时，$arr的指针会被初始化（指向第一个元素），而$copy_arr的指针位置还是处于数组的末端。
例如：

$arr = array('a', 'b', 'c');
next($arr);//移动一次指向第二个元素
$copy_arr1 = $arr;
var_dump(current($arr), current($copy_arr1));//b, b
echo '
';
next($arr);//再次移动指向第三个元素
$copy_arr2 = $arr;
var_dump(current($arr), current($copy_arr2));//c c
echo '
';
next($arr);//再次移动出去了
$copy_arr3 = $arr;
var_dump(current($arr), current($copy_arr3));//a false

复制代码

看以上的输出体会指针赋值时的规律

好了解释了以上三个知识点后，下面开始试着解释最开始的问题了。

$arr = array('a', 'b', 'c');
foreach($arr as $key => $value) {
$arr[$key] = $value . $value;
}
var_dump(current($arr));//'bb'

复制代码

原因如下：
当执行foreach这行语句时，应该使用$arr的副本来进行遍历（假设副本为$copy_arr)，但由于是写时复制，直到第一次写操作时，$arr与$copy_arr才指向不同的值。当第一次执行到foreach 为$value 和$key 变量赋值数据时，没有发生写操作，因此不会产生新的值空间，此时就是操作的$arr数组，为$value和$key分配完毕值之后，会将数组指针向后移动一个单元，$arr的指针向后移动一个单元，指向第二个元素单元。接着马上执行了对$arr[$key]重新复制的操作，发生了写操作，写时复制，发生了复制。复制操作后$copy_arr与$arr是两个空间，因此遍历时使用$copy_arr 会移动$copy_arr 而不再会继续移动$arr。 $arr指针固定在第二个元素上。所以输出current($arr)是获得的是第二个元素的值。

以下的例子加以说明：