PHP排序函数sort底层实现分析

aaLiweipeng 2020-04-15

线性表(即线性数据结构,如数组和链表)的常规排序算法,包括冒泡、插入、选择、归并和快排,其中综合性能最好的就是快排(快速排序),所以快排在工程实践中也有大量的应用,比如很多编程语言都提供了排序函数,而这些排序函数基本都是基于快速排序实现的,比如 PHP 的数组排序函数 sort 就是如此。

今天我们将以此函数的底层实现为例,为大家展示如何基于快速排序来实现 PHP 的 sort 函数(准确的说,是综合运用了插入排序和快速排序)。

PHP 数组排序函数 sort 底层实现分析

首先我们来给大家介绍下 sort 函数,该函数的函数签名是这样的:

bool sort ( array &$array [, int $sort_flags = SORT_REGULAR ] )

我们在调用该函数时,需要传递一个数组作为第一个参数,并且该参数是一个引用参数,不需要设置返回值,排序结果直接作用在数组本身上。该函数默认对数组内数据进行升序排序,支持对数字和字符串进行排序,更多细节可以参考官方文档:https://secure.php.net/manual/zh/function.sort.php。

由于 sort 函数的实现隐藏在 PHP 底层核心代码中,所以首先我们要把 PHP 源码下载到本地,PHP 底层源码已经开源到 GitHub 上:php/php-src,你可以自行将其下载到本地以方便查看,PHP 源码基于 C 语言编写,所以你需要一个支持 C/C++ 语言解析的编辑器来查看 PHP 源码,比如 Visual Studio Code、Visual C++、CLion 等。

PHP 源码中 sort 函数定义位于头文件 ext/standard/php_array.h 中(其实数组相关函数都定义在这里)
PHP排序函数sort底层实现分析
真正的函数实现则位于源码 ext/standard/array.c 中:
PHP排序函数sort底层实现分析
PHP排序函数sort底层实现分析
下面我就来分析这段源码的具体实现:

先对传入参数进行必要的检验和转换;
再通过 php_get_data_compare_func 设置比较函数(想想 PHP 某些数组排序函数支持自定义排序函数,其实所有排序函数的实现原理都是一样的,只不过这里指定了一个默认实现);
最后通过 zend_hash_sort 进行排序操作。
如果你对 C 语言不熟,还看不懂具体的代码实现,没关系,你只需要知道这个大致的流程就好了,我们重点关注最核心的步骤 zend_hash_sort 的内部实现。

我们追溯 zend_hash_sort 函数的定义,可以看到该函数定义在 Zend/zend_hash.h 头文件中:

#define zend_hash_sort(ht, compare_func, renumber) 	zend_hash_sort_ex(ht, zend_sort, compare_func, renumber)

这是一个宏定义,你可以将其看作一个别名,当调用 zend_hash_sort(ht, compare_func, renumber) 时实际调用的是 zend_hash_sort_ex(ht, zend_sort, compare_func, renumber) 函数,这里我们可以看到两个函数对比后者新增了一个参数 zend_sort,该参数是一个函数指针,指向了真正的排序实现函数,位于 Zend/zend_sort.c 中的 zend_sort 函数:
PHP排序函数sort底层实现分析
查看 zend_sort 函数的源码,可以看到当数据量较小时(小于等于16),会使用插入排序,因为此时插入排序性能更好;否则会使用快速排序。

感兴趣的同学,可以以此为例查看其他数组排序函数的底层实现,如 asort、ksort、usort 等。

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whats / 0评论 2011-04-10