问题

在PHP中，有多种字符串拼接的方式可供选择，共有：

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. , .= , sprintf, vprintf, join, implode

那么，那种才是最快的，或者那种才是最适合业务使用的，需要进一步探究。

用到的工具

PHP7.1.16 PHP5.4 VLD XDebug phpunit4 以及自己写的一个Benchmark工具。

PHP54环境

PHPUnit测试结果

使用以下代码，分别测试了上面的几种字符串拼接方式(拼接方式无法对变量赋值，故用处不大，没有测，join和implode是相等的，仅仅测试了其中一个)

测试条件：2C-4T 8G 拼接5W次，重复10次取平均值。

测试代码如下：

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<?php
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: shixi_qingzhe
 * Date: 18/5/18
 * Time: 下午9:31
 * 几种字符串拼接的测试，表面测试
 *
 * 
 * 最快字符串拼接方式  . , .= , sprintf , join, implode, concat
 */
require_once __DIR__ . '/lib.php';

class ConcatTest extends \PHPUnit_Framework_TestCase
{
    private $Count = 50000;

    private $reTryTime = 10;

    private $tempStr = '19826318654817aasdasdadasd';

    public function testDotEqual()
    {
        $timer = Benchmark::getInstance();
        $timeAVG = $timer->tryManyTimes(function () {
            $result = "";
            for ($i = 0; $i < $this -> Count; $i++) {
                $result .= $this->tempStr;
            }
        }, $this -> reTryTime);
        echo "time By .= is : ".$timeAVG."\n";
    }

//    public function testDouhao()
//    {
//        $timer = Benchmark::getInstance();
//        $timeAvg = $timer -> tryManyTimes(function () {
//            $result = "";
//            for ($i = 0; $i < $this -> Count;$i++) {
//                $result = $result.$this -> tempStr;
//            }
//        }, $this -> reTryTime);
//        echo "time By , is : ".$timeAvg."\n";
//    }

    public function testDot()
    {
        $timer = Benchmark::getInstance();
        $timeAvg = $timer -> tryManyTimes(function () {
            $result = "";
            for ($i = 0; $i < $this -> Count;$i++) {
                $result = $result.$this -> tempStr;
            }
        }, $this -> reTryTime);
        echo "time By . is : ".$timeAvg."\n";
    }

    public function testSprintf()
    {
        $timer = Benchmark::getInstance();
        $timeAvg = $timer -> tryManyTimes(function() {
            $result = "";
            for ($i = 0;$i < $this -> Count;$i++) {
                $result = sprintf("%s%s", $result, $this -> tempStr);
            }
        }, $this -> reTryTime);
        echo "time By sprintf() is : ".$timeAvg."\n";
    }

    public function testVsprintf()
    {
        $timer = Benchmark::getInstance();
        $timeAvg = $timer -> tryManyTimes(function() {
            $arg = [];
            for ($i = 0;$i < $this -> Count;$i++) {
                $arg[] = $this -> tempStr;
            }
            $result = vsprintf("%s", $arg);
        }, $this -> reTryTime);
        echo "time By vsprintf() is : ".$timeAvg."\n";
    }

    public function testJoin()
    {
        $timer = Benchmark::getInstance();
        $timeAvg = $timer -> tryManyTimes(function () {
            // alloc the array
            $resultArr = [];
            for ($i = 0;$i < $this -> Count;$i++) {
                $resultArr[] = $this -> tempStr;
            }
            $result = implode('',$resultArr);
        }, $this -> reTryTime);
        echo "time by Join() / Implode() is : ".$timeAvg."\n";
    }
}

测试结果为：

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bogon:a_compare root# /usr/local/Cellar/php54/bin/php /usr/local/Cellar/phpunit4 ConcatTest.php 
PHPUnit 4.0.20 by Sebastian Bergmann.

.time By .= is : 0.0050616264343262
.time By . is : 6.156693148613
.time By sprintf() is : 8.7994904279709
.time By vsprintf() is : 0.014266705513
.time by Join() / Implode() is : 0.0092714786529541

Time: 2.49 minutes, Memory: 13.00Mb

可以看出，执行速度最快的方法是 “.=” 方法，其次是给出数组参数并将其粘和的Vsprintf、以及Implode。

性能最差的是“.”方法。

因此可以得出一个结论，在PHP54的条件下，使用“.=”的方法来拼接字符串，效率是最高的。

对于implode sprintf等方法可以深入PHP的源码查看一下。对于“.=”等运算符，可以使用VLD打印出执行过程中的OPcode，来解释相关原因。

Sprintf方法源码分析

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/private/var/root/Downloads/php-5.4.45/main/php_sprintf.c
// php54 和 php7本方法代码相同
PHPAPI int
php_sprintf (char*s, const char* format, ...)
{
  va_list args;
  int ret;

  va_start (args, format);
  s[0] = '\0';
  ret = vsprintf (s, format, args);
  va_end (args);
  return (ret < 0) ? -1 : ret;
}

可以看出，实际实现是通过C语言库中的stdarg.h中的va_list配合va_start实现参数个数不定，并且将参数化为数组，然后调用C语言本身具有的vsprintf(format, argArr)进行拼接。

可以从以上phpunit执行结果中获得与vsprintf的对比，可以得知 绝大部分性能消耗在va_start O(n)。具体va_start为什么会消耗性能还是有待考察的。

Implode方法源码分析

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/private/var/root/Downloads/php-5.4.45/ext/standard/string.c

PHP5 Version 时间复杂度为O(n2) = memcpy( O(n) ) * zend_hash_get_current_data_ex(O(n))

PHPAPI void php_implode(zval *delim, zval *arr, zval *return_value TSRMLS_DC)
{
	zval         **tmp;
	HashPosition   pos;
	smart_str      implstr = {0};
	int            numelems, i = 0;
	zval tmp_val;
	int str_len;

	numelems = zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(arr));

	if (numelems == 0) {
		RETURN_EMPTY_STRING();
	}

	zend_hash_internal_pointer_reset_ex(Z_ARRVAL_P(arr), &pos);

	while (zend_hash_get_current_data_ex(Z_ARRVAL_P(arr), (void **) &tmp, &pos) == SUCCESS) {
		switch ((*tmp)->type) {
			case IS_STRING:
				smart_str_appendl(&implstr, Z_STRVAL_PP(tmp), Z_STRLEN_PP(tmp));
				break;

			case IS_LONG: {
				char stmp[MAX_LENGTH_OF_LONG + 1];
				str_len = slprintf(stmp, sizeof(stmp), "%ld", Z_LVAL_PP(tmp));
				smart_str_appendl(&implstr, stmp, str_len);
			}
				break;

			case IS_BOOL:
				if (Z_LVAL_PP(tmp) == 1) {
					smart_str_appendl(&implstr, "1", sizeof("1")-1);
				}
				break;

			case IS_NULL:
				break;

			case IS_DOUBLE: {
				char *stmp;
				str_len = spprintf(&stmp, 0, "%.*G", (int) EG(precision), Z_DVAL_PP(tmp));
				smart_str_appendl(&implstr, stmp, str_len);
				efree(stmp);
			}
				break;

			case IS_OBJECT: {
				int copy;
				zval expr;
				zend_make_printable_zval(*tmp, &expr, &copy);
				smart_str_appendl(&implstr, Z_STRVAL(expr), Z_STRLEN(expr));
				if (copy) {
					zval_dtor(&expr);
				}
			}
				break;

			default:
				tmp_val = **tmp;
				zval_copy_ctor(&tmp_val);
				convert_to_string(&tmp_val);
				smart_str_appendl(&implstr, Z_STRVAL(tmp_val), Z_STRLEN(tmp_val));
				zval_dtor(&tmp_val);
				break;

		}

		if (++i != numelems) {
			smart_str_appendl(&implstr, Z_STRVAL_P(delim), Z_STRLEN_P(delim));
		}
		zend_hash_move_forward_ex(Z_ARRVAL_P(arr), &pos);
	}
	smart_str_0(&implstr);

	if (implstr.len) {
		RETURN_STRINGL(implstr.c, implstr.len, 0);
	} else {
		smart_str_free(&implstr);
		RETURN_EMPTY_STRING();
	}
}

其实，认为直接从代码层面分析还是不够直观，或者比较菜导致看不懂源码，此时可以通过VLD扩展来分析每个步骤执行的时候都有哪些操作指令被执行，这样能够更加直观的看到性能差异。

“.=”的VLD分析

相关差异测试VLD代码已经上传到GitHub:

测试参数：php -dvld.active=1 XXX.php

“.”的VLD分析

“,”的VLD分析

“Join”的VLD分析

“Sprintf Vsprintf”的VLD分析

可以看出，语法结构层面比函数调用的操作数要少，因此，如果在业务中，如果能用语法结构的字符串拼接尽量使用语法结构。

可以看出，“.=”比“.”的操作数中，使用了ASSIGN_CONCAT 代替了“.”使用的ASSIGN + CONCAT的两个操作，使得消耗的时间更少。

还可以看出，如果在直接echo并且结束程序的情况下，“,”的性能最佳，其只使用了几个性能较好的ECHO操作就完成了。

PHP7 环境

测试条件，测试代码均相同，测试结果如下：

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bogon:ConcatDeepCompare root# /usr/local/Cellar/phpunit4 ConcatTest.php 
PHPUnit 4.0.20 by Sebastian Bergmann.

.time By .= is : 0.0073251962661743
.time By . is : 1.7567269802094
.time By sprintf() is : 1.8133352994919
.time By vsprintf() is : 0.0089122295379639
.time by Join() / Implode() is : 0.0079930782318115

对比以上PHP54的结果，可以发现PHP7的测试结果平均时长比PHP54短了5倍左右，得益于PHP7对Zval的优化，使得COW等耗费内存的现象得到缩减，进而性能提升。

相关鸟哥博客：

http://www.laruence.com/2018/04/08/3170.html Zval

http://www.laruence.com/2018/04/08/3179.html Reference

VLD结果

“.”

“,”

“.=”

“Join”

“Sprintf”

“Vsprintf”

总结

  • “.=”在可用性以及性能是最佳的

  • “,” 在仅仅echo 输出的情况下性能最优

  • “.” 在可用的情况下性能最差

  • “Join/Vsprintf”性能较优

 
分类: PHP

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