摘要：作者李德內存分配計算在源碼中，有一段對內存規格的計算，具體在的函數中，其目的是傳入一個，計算對應的規格。見代碼可以看出，這段代碼中分為兩種情況進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分析下。

作者：李德

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

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？

我們看十進制看不出來什么名堂，就把這些值轉成二進制看看吧

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制，會發現每組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

計算size在組內的偏移量

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

(65-64) / 2^4 = 0

計算組的起始位置

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

偏移量是

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

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

二進制中最高位的1的位數為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

二進制中最高位的1的位數為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

上問的分析中提到，我們計算size在組內的偏移量的公式

(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

這里獲取二進制的位數是7、8、9...通過 -3 的操作來獲取相應的 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