摘要：作者李德內(nèi)存分配計算在源碼中，有一段對內(nèi)存規(guī)格的計算，具體在的函數(shù)中，其目的是傳入一個，計算對應(yīng)的規(guī)格。見代碼可以看出，這段代碼中分為兩種情況進(jìn)行討論小于等于的情況大于的情況下面我們對這兩種情況詳細(xì)分析下。

作者：李德

在PHP源碼中，有一段對small內(nèi)存規(guī)格的計算，具體在Zend/zend_alloc.c的zend_mm_small_size_to_bin函數(shù)中，其目的是傳入一個size，計算對應(yīng)的規(guī)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(jìn)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(xì)分析下。

看ZEND_MM_BINS_INFO這個宏知道當(dāng)size小于等于64的情況是一個等差數(shù)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(dāng)size為0的情況!!0 = 0。所以當(dāng)size為0的情況就把-1轉(zhuǎn)換成了-0，最終有了源碼中的表達(dá)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(diǎn)點(diǎn)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(xiàn)的size暫且都認(rèn)為已近減一了

假設(shè)不看這個源碼，我們要實(shí)現(xiàn)在ZEND_MM_BINS_INFO中找到對應(yīng)的bin_num

由ZEND_MM_BINS_INFO得知后續(xù)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(yīng)的bin_num

找到這個size屬于哪一組

并且size在組內(nèi)的偏移是多少

計算組的起始位置

那現(xiàn)在問題轉(zhuǎn)換成了上面3個小問題，我們一個一個來解決

找到size屬于哪一組

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(jìn)制看不出來什么名堂，就把這些值轉(zhuǎn)成二進(jìn)制看看吧

64  | 100 0000
80  | 101 0000
96  | 110 0000
112 | 111 0000

128 | 1000 0000
160 | 1010 0000
192 | 1100 0000
224 | 1110 0000

256 | 1 0000 0000
320 | 1 0100 0000
384 | 1 1000 0000
448 | 1 1100 0000

.....

我們看下上面的二進(jìn)制，會發(fā)現(xiàn)每組內(nèi)的二進(jìn)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(jìn)制的長度來決定它的分組，那么二進(jìn)制的長度又是啥呢，其實(shí)就是當(dāng)前二進(jìn)制的最高位為1的位數(shù)

那么問題又轉(zhuǎn)換成了求二進(jìn)制中最高位的1的位數(shù)

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(jìn)制中最高位的1的位數(shù)

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(shè)我們申請的size為65，那么這里的n返回7

計算size在組內(nèi)的偏移量

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

現(xiàn)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(xiàn)在來看看這樣的數(shù)據(jù)怎么計算組內(nèi)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(jù)它在哪一組的信息得到當(dāng)前組的差值（16、32、64...）

當(dāng)size為65時，偏移量是不是就是

(65-64) / 2^4 = 0

計算組的起始位置

現(xiàn)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(shù)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(shù)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(dāng)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

偏移量是

二進(jìn)制中最高位的1的位數(shù)為8

然后用8減去3得到5

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

計算起始位置是 4 * 2 + 4 = 12

兩者相加就是 12 + 0 = 0

size=193

偏移量是

二進(jìn)制中最高位的1的位數(shù)為8

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

計算起始位置是 4 * 2 + 4 = 12

兩者相加就是 12 + 2 = 14

size=1793

偏移量是

二進(jìn)制中最高位的1的位數(shù)為11

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

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(diào)用了zend_mm_small_size_to_bit這個函數(shù)，我們看看這個函數(shù)

/* 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(shù)是用來返回當(dāng)前size二進(jìn)制中最高位1的位數(shù)，具體的做法呢其實(shí)就是二分法

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

上問的分析中提到，我們計算size在組內(nèi)的偏移量的公式

(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(jìn)制的位數(shù)是7、8、9...通過 -3 的操作來獲取相應(yīng)的 4、5、6...

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(shù)學(xué)公式給寫出來，它是等于每組的起始位置加上組內(nèi)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