small內存分配計算bin_num

在PHP源碼中，有一段對small內存規格的計算，具體在Zend/zend_alloc.c的zend_mm_small_size_to_bin函數中，其目的是傳入一個size，計算對應的規格。見代碼：

if (size = 64) { /* we need to support size == 0 ... */ return (size - !!size) 3;} else { t1 = size - 1; t2 = zend_mm_small_size_to_bit(t1) - 3; t1 = t1 t2; t2 = t2 - 3; t2 = t2 2; return (int)(t1 + t2);}

可以看出，這段代碼中分為兩種情況進行討論：

1、size小于等于64的情況；

2、size大于64的情況；

下面我們對這兩種情況詳細分析下。

看ZEND_MM_BINS_INFO這個宏知道當size小于等于64的情況是一個等差數列，遞增8，所以使用size除以8就行（源碼中是右移3位）size 3

但是要考慮到size等于8、16等的情況，所以為 (size - 1) 3

然后要考慮到為0的情況，所以源碼中對于-1的處理是!!size，當size為0的情況!!0 = 0。所以當size為0的情況就把-1轉換成了-0，最終有了源碼中的表達式 (size - !!size) 3

t1 = size - 1;t2 = zend_mm_small_size_to_bit(t1) - 3;t1 = t1 t2;t2 = t2 - 3;t2 = t2 2;return (int)(t1 + t2);

初看這個代碼，容易一臉懵逼，這些t1 t2 都是啥啊

不過不用怕，我們一點點來分析

/* num, size, count, pages */#define ZEND_MM_BINS_INFO(_, x, y)  _( 0, 8, 512, 1, x, y)  _( 1, 16, 256, 1, x, y)  _( 2, 24, 170, 1, x, y)  _( 3, 32, 128, 1, x, y)  _( 4, 40, 102, 1, x, y)  _( 5, 48, 85, 1, x, y)  _( 6, 56, 73, 1, x, y)  _( 7, 64, 64, 1, x, y)  _( 8, 80, 51, 1, x, y)  _( 9, 96, 42, 1, x, y)  _(10, 112, 36, 1, x, y)   _(11, 128, 32, 1, x, y)  _(12, 160, 25, 1, x, y)   _(13, 192, 21, 1, x, y)  _(14, 224, 18, 1, x, y)   _(15, 256, 16, 1, x, y)  _(16, 320, 64, 5, x, y)   _(17, 384, 32, 3, x, y)  _(18, 448, 9, 1, x, y)   _(19, 512, 8, 1, x, y)  _(20, 640, 32, 5, x, y)  _(21, 768, 16, 3, x, y)  _(22, 896, 9, 2, x, y)   _(23, 1024, 8, 2, x, y)  _(24, 1280, 16, 5, x, y)  _(25, 1536, 8, 3, x, y)  _(26, 1792, 16, 7, x, y)   _(27, 2048, 8, 4, x, y)  _(28, 2560, 8, 5, x, y)  _(29, 3072, 4, 3, x, y)#endif /* ZEND_ALLOC_SIZES_H */

size = size - 1; 這個是邊界情況，跟前面一樣，后面出現的size暫且都認為已近減一了

假設不看這個源碼，我們要實現在ZEND_MM_BINS_INFO中找到對應的bin_num

由ZEND_MM_BINS_INFO得知后續的增加4個為一組，分別為

2^4, 2^5, 2^6...

有了這個分組信息的話，我們要找siez對應的bin_num

找到這個size屬于哪一組

并且size在組內的偏移是多少

計算組的起始位置

那現在問題轉換成了上面3個小問題，我們一個一個來解決

最簡單的辦法就是比大小是吧，可以使用if...else 來一個一個比，但是顯然php源碼不是這樣干的，那我們還有什么其它的辦法呢？

我們看十進制看不出來什么名堂，就把這些值轉成二進制看看吧

64 | 100 000080 | 101 000096 | 110 0000112 | 111 0000128 | 1000 0000160 | 1010 0000192 | 1100 0000224 | 1110 0000256 | 1 0000 0000320 | 1 0100 0000384 | 1 1000 0000448 | 1 1100 0000.....

我們看下上面的二進制，會發現每組的內的二進制長度相等，并且后面每個都比前面多一位

那就是說我們可以計算二進制的長度來決定它的分組，那么二進制的長度又是啥呢，其實就是當前二進制的最高位為1的位數

那么問題又轉換成了求二進制中最高位的1的位數

下面給出php源碼的解法，這里暫時不對其解析，只要知道它返回的是二進制中最高位的1的位數

int n = 16;if (size = 0x00ff) {n -= 8; size = size 8;}if (size = 0x0fff) {n -= 4; size = size 4;}if (size = 0x3fff) {n -= 2; size = size 2;}if (size = 0x7fff) {n -= 1;}return n;

假設我們申請的size為65，那么這里的n返回7

這個簡單，直接用size減去每組的起始siez大小然后除以當前組內的差值（16、32、64...）即可，也就是(size-64)/16 (size-128)/32 (size-256)/64

現在來看看上一步中的返回的值，每個組分別是7、8、9...，那么我們現在來看看這樣的數據怎么計算組內的偏移量

(size - 2^4 * 4) / 16 = size / 2^4 - 4(size - 2^5 * 4) / 32 = size / 2^5 - 4 (size - 2^6 * 4) / 64 = szie / 2^6 - 4

那是不是可以用7、8、9減去3得到4、5、6，這樣我們就可以根據它在哪一組的信息得到當前組的差值（16、32、64...）

當size為65時，偏移量是不是就是

(64-64) / 2^4 = 0

現在我們有了偏移量的信息，假定我們分組是1、2、3

那是不是就是用最高位的1的位數減去6就可以得到分組信息了

得到分組信息之后，怎么知道每組的起始位置呢

我們知道起始位置分別是8、12、16...它也是一個等差數列，就是4n+4

我們在看看size=65的那個例子

計算的偏移量是0

計算的起始位置是4*1 + 4 = 8

所以當size=65的bin_num就是起始位置加上偏移量 8 + 0 = 8

我們再看一個size=129的例子

二進制中最高位的1的位數為8

然后用8減去3得到5

(129 - 1 - 32 * 4) / 64 = 0

偏移量是

計算起始位置是 4 * 2 + 4 = 12

兩者相加就是 12 + 0 = 0

size=193

二進制中最高位的1的位數為8

(193 - 1 - 32 * 4) / 64 = 2

偏移量是

計算起始位置是 4 * 2 + 4 = 12

兩者相加就是 12 + 2 = 14

size=1793

二進制中最高位的1的位數為11

(1793 - 1 - 256 * 4) / 256 = 3

偏移量是

計算起始位置是 4 * 5 + 4 = 24

兩者相加就是 24 + 3 = 27

1 t1 = size - 1;2 t2 = zend_mm_small_size_to_bit(t1) - 3;3 t1 = t1 t2;4 t2 = t2 - 3;5 t2 = t2 2;6 return (int)(t1 + t2);

t1 = size - 1;

是為了考慮size為64、128...這些邊界情況

t2 = zend_mm_small_size_to_bit(t1) - 3;

這里調用了zend_mm_small_size_to_bit這個函數，我們看看這個函數

/* higher set bit number (0- N/A, 1- 1, 2- 2, 4- 3, 8- 4, 127- 7, 128- 8 etc) */int n = 16;if (size = 0x00ff) {n -= 8; size = size 8;}if (size = 0x0fff) {n -= 4; size = size 4;}if (size = 0x3fff) {n -= 2; size = size 2;}if (size = 0x7fff) {n -= 1;}return n;

看注釋我們就知道這個函數是用來返回當前size二進制中最高位1的位數，具體的做法呢其實就是二分法

我們通過zend_mm_small_size_to_bit這個函數獲取了size二進制中最高位1的位數，那么這個 -3 是什么神奇的操作呢

(size - 2^4 * 4) / 16 = size / 2^4 - 4 (size - 2^5 * 4) / 32 = size / 2^5 - 4 (size - 2^6 * 4) / 64 = szie / 2^6 - 4

這里獲取二進制的位數是7、8、9...通過 -3 的操作來獲取相應的 4、5、6...

上問的分析中提到，我們計算size在組內的偏移量的公式

t1 = t1 t2;

把t1右移t2位，這又是什么神奇的操作？

這里我們把最后計算bin_num的數學公式給寫出來，它是等于每組的起始位置加上組內的偏移量

binnum = (4n + 4) + (size / 2^n - 4)binnum = 4n + size / 2^n

所以第三行的意思我們就知道了，就是size右移2^n次方為

t2 = t2 - 3;

這個好理解，可以參照上文得到每組的起始位置的方法

t2 = t2 2;

我們再看看bin_num的計算公式

binnum = (4n + 4) + (size / 2^n - 4)binnum = 4n + size / 2^n

那么這行就好理解了，就是計算每組的起始位置4n對吧，左移兩位就是乘以4

return (int)(t1 + t2);

這行沒啥說的，就是返回了一個int類型的bin_num

以上就是php中small內存規格的計算（代碼示例）的詳細內容，PHP教程

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