PHP源码阅读strtr

strtr

转换字符串中特定的字符，但是这个函数使用的方式多种。

echo strtr('hello world', 'hw', 'ab'); // 第一种 aello borld
echo strtr('hello world', 'hw', 'a'); // 第二种 aello world
echo strtr('hello world', ['hello' => 'hi']); // 第三种 hi world
echo strtr('hello world', ['he' => 'th', 'hello' => 'hi']); // 第四种 hi world

时间复杂度

O(n)，最差是O(n*m)

源码

以下根据每种情况逐一分析源码。
第一种、第二种，也是最常用的，但第二种，只有’h’转换成’a’，’w’没有被处理。这种方式的替换，会以短的一方为准。如果from和to其中一个是空串，会直接返回原字符串。

RETURN_STR(php_strtr_ex(str,
          Z_STRVAL_P(from),
          to,
          MIN(Z_STRLEN_P(from), to_len)));
// 从源码MIN(Z_STRLEN_P(from), to_len))可以看出来，以from、to两个字符串短的为准，剩余的会被忽略掉，所以可以解释第二种情况'w'被忽略掉
// 同理，以下to中的'b'也会被忽略掉
strtr('hello world', 'h', 'ab'); // aello world

接着，我们主要看下php_strtr_ex方法，是怎么实现字符转换。源码是使用hash表实现，hash表把from的每个字符，一一对应为to的相应位置的字符。

static zend_string *php_strtr_ex(zend_string *str, char *str_from, char *str_to, size_t trlen)
{
    // trlen的值就是MIN(Z_STRLEN_P(from), to_len))
    // 先构建一个hash表，用php伪代码来解释第一种情况构建好的hash表
    // array('g'=>'g','h'=>'a','i'=>'i','w'=>'b')
    unsigned char xlat[256], j = 0;
    do { xlat[j] = j; } while (++j != 256);
    for (i = 0; i < trlen; i++) {
        xlat[(size_t)(unsigned char) str_from[i]] = str_to[i];
    }
    // 接着遍历字符串，从hash表中找到转换的字符
    for (i = 0; i < ZSTR_LEN(str); i++) {
        if (ZSTR_VAL(str)[i] != xlat[(size_t)(unsigned char) ZSTR_VAL(str)[i]]) {
            new_str = zend_string_alloc(ZSTR_LEN(str), 0);
            memcpy(ZSTR_VAL(new_str), ZSTR_VAL(str), i);
            // 从hash表中找到转换的字符
            ZSTR_VAL(new_str)[i] = xlat[(size_t)(unsigned char) ZSTR_VAL(str)[i]];
            break;
        }
    }
    for (;i < ZSTR_LEN(str); i++) {
        // 从hash表中找到转换的字符
        ZSTR_VAL(new_str)[i] = xlat[(size_t)(unsigned char) ZSTR_VAL(str)[i]];
    }
}

第三种、第四种from是个数组，如果from是数组，情况就不是一对一的字符转换，是字符串对字符串的转换了，把key整个字符串转换成value字符串。

第三种，from数组只有一对键值对，实现思路是，根据kmp算法在主串中搜索key（被替换的字符串）的位置，如果找到，就使用value替换掉。kmp本身的效率是O(n)，所以如果字符串内进行了m次替换，这种情况下strtr效率会是O(n*m)

// 搜索被替换的字符串的所有位置
e = s = ZSTR_VAL(new_str);
end = ZSTR_VAL(haystack) + ZSTR_LEN(haystack);
// php_memnstr搜索 被替换的字符串 的所有位置，并替换掉
for (p = ZSTR_VAL(haystack); (r = (char*)php_memnstr(p, needle, needle_len, end)); p = r + needle_len) {
    memcpy(e, p, r - p);
    e += r - p;
    memcpy(e, str, str_len);
    e += str_len;
    (*replace_count)++;
}

第四种，通过数组替换多个字符串，这种是各种情况效率最差的

// 先构造所有 被替换的字符串
ZEND_HASH_FOREACH_STR_KEY(pats, str_key) {
    len = ZSTR_LEN(str_key);
    // 计算所有 被替换的字符串 最长和最短值
    if (len > maxlen) {
        maxlen = len;
    }
    if (len < minlen) {
        minlen = len;
    }
    // 记录每个key长度值的hash值
    num_bitset[len / sizeof(zend_ulong)] |= Z_UL(1) << (len % sizeof(zend_ulong));
    // 记录每个key首字符的hash值
    bitset[((unsigned char)ZSTR_VAL(str_key)[0]) / sizeof(zend_ulong)] |= Z_UL(1) << (((unsigned char)ZSTR_VAL(str_key)[0]) % sizeof(zend_ulong));
 
} ZEND_HASH_FOREACH_END();
// 辅助两个hash表，替换的字符串
old_pos = pos = 0;
while (pos <= slen - minlen) {
    key = str + pos;
    // 如果从首字符的hash表匹配到，表示以key[0]字符开头的有可能是被替换的字符串
    if (bitset[((unsigned char)key[0]) / sizeof(zend_ulong)] & (Z_UL(1) << (((unsigned char)key[0]) % sizeof(zend_ulong)))) {
        len = maxlen;
        if (len > slen - pos) {
            len = slen - pos;
        }
        // key从maxlen循环到minlen，所以，第四种'hello'和'he'，最先匹配到hello
        while (len >= minlen) {
            // 如果从长度hash表里面匹配到被替换的字符串里可能的长度，就从from数组里面找到替换的键值对zend_hash_str_find
            if ((num_bitset[len / sizeof(zend_ulong)] & (Z_UL(1) << (len % sizeof(zend_ulong))))) {
                entry = zend_hash_str_find(pats, key, len);
                if (entry != NULL) {
                    zend_string *s = zval_get_string(entry);
                    smart_str_appendl(&result, str + old_pos, pos - old_pos);
                    smart_str_append(&result, s);
                    old_pos = pos + len;
                    pos = old_pos - 1;
                    zend_string_release(s);
                    break;
                }
            }
            len--;
        }
    }
    pos++;
}

这种情况有点复杂，下面的php伪代码翻译一下以上的C语言代码

$bitset = array_fill(0, 255, 0); // 首字符的hash表
$num_bitset = array_fill(0, 255, 0); // key长度值的hash值
$min_len = PHP_INT_MAX;
$max_len = 0;
$len = 0;
// echo strtr('hello world', ['he' => 'th', 'hello' => 'hi']);
$pats = ['he', 'hello'];
foreach($pats as $v){
    $len = strlen($v);
    if($len > $max_len) {
        $max_len = $len;
    }
    if($len < $min_len) {
        $min_len = $len;
    }
    $num_bitset[intdiv($len,8)] |= 1 << ($len%8);
    $bitset[intdiv(ord($v[0]),8)] |= 1 << (ord($v[0])%8);
}
// print_r(array_unique($num_bitset));
// print_r(array_unique($bitset));
// 例如我们匹配hello，首字符是h，长度5
// 以下两行就是以上C语言的while循环里面两个if判断
echo $bitset[intdiv(ord('h'),8)] & 1 << (ord('h')%8),PHP_EOL;
echo $num_bitset[intdiv(5,8)] & 1 << (5%8),PHP_EOL;

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