PHP 没有真正的数组! php 数组的底层实现

PHP的数组非常多变。你可以把它当作映射使用，也可以当作集合使用，甚至可以当作数据对象使用……如果你很勇敢，甚至可以把它当作数组使用！

似乎将PHP数组当作传统的数组（即一个拥有从0开始的整数索引列表）是一件很危险的事情，其中到处都是陷阱，还很容易制造出bug。这一切的原因都是因为PHP的数组并不是真正的数组。

我们来看看这究竟是怎么回事。下面是一个PHP的小问题：下列程序的输出是什么?

<?php

$letters = ['d', 'c', 'a', 'b', 'e'];

$sorted = $letters;

natsort($sorted);

print $sorted[0];

答案是：它会输出d！

这段代码的本意是输出按字母排序后的第一个字符串，应该是a。但$sorted[0]的意思并不是“数组中的第一个元素”。它的意思是“查找键0然后返回该键的元素”。

在PHP中，数组实际上是映射（即关联数组），它有键和值。当你使用下面的代码创建数组时，

$ary = ['a', 'b', 'c'];

实际的操作其实是：

$ary = [0 => 'a', 1 => 'b', 2 => 'c'];

PHP会给每个元素指定一个整数键，从0开始依次排列，因此在许多方面这个数组的行为跟传统的数组很相似。

下面，我们尝试一下键的顺序：

<?php

$ary = [1 => 'b', 2 => 'c', 0 => 'a'];

print $ary[0]; // 'a'

print $ary[1]; // 'b'

print $ary[2]; // 'c'

// Prints: b c a

foreach ($ary as $letter) {

print $letter;

}

// Prints: 1:b 2:c 0:a

foreach ($ary as $key => $letter) {

print "$key:$letter";

}

如果通过键来访问数组，那么其行为跟传统数组很相似。但在迭代数组时，它就不会关心键的顺序，而是按照数组元素定义的顺序：b，c，a。

所以，所有PHP数组都有键和值，但这些键值对还有特定的顺序。换句话说：“PHP数组实际上是有序的映射。”

回到第一个示例：natsort()改变了键值对的顺序，但没有改变实际的键：

<?php

$letters = ['d', 'c', 'a', 'b', 'e'];

$sorted = $letters;

natsort($sorted);

print_r($letters); // [0 => 'd', 1 => 'c', 2 => 'a', 3 => 'b', 4 => 'e']

print_r($sorted); // [2 => 'a', 3 => 'b', 1 => 'c', 0 => 'd', 4 => 'e']

print $sorted[0]; // 'd'

如果$sorted[0]不会访问数组中的第一个元素，那么怎样才能访问第一个元素呢？或者说，怎样才能访问前三个元素呢？方法有以下几种。

array_values()

你可以通过array_values()给数组“重新编号”。它会返回一个数组，其值与传入的数组相同，但键从零开始重新排列：

<?php

$sorted = [2 => 'a', 3 => 'b', 1 => 'c', 0 => 'd', 4 => 'e'];

$sorted = array_values($sorted);

print $sorted[0]; // 'a'

print $sorted[1]; // 'b'

print $sorted[2]; // 'c'

array_slice()

通常，利用索引访问PHP数组时，我们实际上查找的是一个键。但array_slice()是一个例外——传入的索引实际上是数组内部的位置，而不是键。

<?php

$sorted = [2 => 'a', 3 => 'b', 1 => 'c', 0 => 'd', 4 => 'e'];

$first_three = array_slice($sorted, 0, 3);

print $first_three[0]; // 'a'

print $first_three[1]; // 'b'

print $first_three[2]; // 'c'

这种做法的一个陷阱就是它依然会保留字符串键，这一点与array_values()不同。

reset()、next()及其他

PHP中的每个数组都有一个内部指针，可以用来迭代数组。reset()将内部指针重置到数组的开头。next()将指针前进到下一个键值对。还有prev()、key()、current()和end()。这些低阶API很难看，但能让你理解PHP数组真正的工作原理：

<?php

$sorted = [2 => 'a', 3 => 'b', 1 => 'c', 0 => 'd', 4 => 'e'];

// start at the beginning

print reset($sorted); // 'a'

print key($sorted); // 2

print current($sorted); // 'a'

// advance forward

print next($sorted); // 'b'

print key($sorted); // 3

print current($sorted); // 'b'

// advance forward

print next($sorted); // 'c'

print key($sorted); // 1

print current($sorted); // 'c'

// jump to the end

print end($sorted); // 'e'

print key($sorted); // 4

print current($sorted); // 'e'

// there is no next element, so this returns null

print next($sorted);

你几乎永远不需要使用这些函数，但有时候可以使用reset()来方便地获取数组的第一个值，或者用end()获取最后一个值。

Laravel的collect()

Laravel有一个非常好用的collections类，该类已被提取到一个独立的函数库中。我们的工作中就在使用这个函数库。

它提供了first()和last()方法来获取数组的第一个和最后一个元素，以及take()方法获取前N个元素。

<?php

$sorted = [2 => 'a', 3 => 'b', 1 => 'c', 0 => 'd', 4 => 'e'];

print collect($sorted)->first(); // 'a'

print collect($sorted)->last(); // 'e'

print_r(collect($sorted)->take(3)->all()); // [2 => 'a', 3 => 'b', 1 => 'c']

注意take()会保留数组中的键。许多PHP数组函数都接受一个可选的参数$preserve_keys。而这个collections函数库在封装PHP数组函数时，几乎永远都会给这个参数传递true，所以可以认为使用该函数库时，键一直都被保留。

使用PHP数组的几个建议

下面是我在使用PHP数组时总结的一些心得：

时刻小心$ary[0]

每当你看到数组索引为0时，就应该知道这段代码很可能在将PHP数组当作传统数组处理。通常这种假设是不安全的，特别是当数组是从其他地方传递过来的情况下。0也许并不是数组中的第一个键，甚至可能根本不存在（例如在执行了array_filter()之后）。

除非是你自己创建的数组，否则应该使用reset($ary)或者库函数，比如collect($ary)->first()方法。

考虑对数组重新编号

$ary[0]问题也可以通过另一种方式解决：每当给其他函数传递数组时，确保它的键像传统数组一样。通常这意味着在执行array_filter()或者任何可能删除键或改变键的顺序的函数之后需要调用array_values()。

你可以说，利用array_values()反复“修正”数组违反了数组本身的性质。或许，我们不应该让PHP数组表现得像传统数组，而是应该接受PHP数组的性质，写代码时不要对数组的键做出假设。然而新手很可能会认为PHP数组像传统数组一样。

上面两点遵循了健壮性原则：“发送时要保守，接收时要自由。”

比较数组时，键很重要，但顺序不重要

像assertEquals(['a', 'b'], array_filter(['a', null, 'b']))之类的比较会失败，因为[0 => 'a', 1 => 'b']并不等于[0 => 'a', 2=> 'b']！它们的键必须一样才行。

相反，assertEquals($ary, collect($ary)->sort()->all())永远为真，因为对于==来说，键值对的顺序并不重要。例如，[0 => 'a', 1 => 'b'] == [1 => 'b', 0 => 'a']为真。

将数组当作映射使用

假设你有一个$users_by_id数组，其中$users_by_id[32]会查找id为32的User。那么，如果使用array_map(function ($user) { return $user->getName(); })来映射该数组，则会得到一个name的数组，其键为user id，因为array_map()并不会改变数组的键。在这种情况下保留键非常有用，所以当需要映射时，你应该避免使用可能导致数组重新编号的函数。

将数组当作有序映射使用

可以对$users_by_id数组进行排序，然后利用它：(1)根据id查找用户；(2)按照特定顺序遍历所有用户。利用这个技巧，就不需要像某些其他语言那样，仅仅为了跟踪顺序而维护一个单独的id数组。

指示数组的类型

PHP数组造成的许多混乱都是因为它试图将一种数据结构用于两种目的。尽管PHP的类型系统不会区别传统数组和映射，但我们应该区分。由于缺少合适的类型系统，我们应当使用变量命名规则来指示类型。例如，传统数组通常用复数形式，如$users，而映射通常以“by x”结尾，如$users_by_id。

总结

思维模型非常重要。我曾经把PHP数组只当作键值对的集合，但后来我意识到，数组实际上是键值对的有序列表，这时我才真正理解了PHP数组。

关于PHP文档中的数组和数组函数的怪异行为还有许多需要学习的地方，我发现有了正确的思维模型才能理解这些怪异的行为！

原文：https://medium.com/7shifts-engineering-blog/php-arrays-arent-really-arrays-57b627a1e46a