【PHP】なぜarray_push()は遅いか？

結論

関数呼び出し分のオーバーヘッドで遅い

環境情報

Windows11機から、WSL2でUbuntu20.04を立ち上げています。
CPU: 13th Gen Intel(R) Core(TM) i7-13700F

# php -v
]PHP 8.1.2-1ubuntu2.14 (cli) (built: Aug 18 2023 11:41:11) (NTS)
Copyright (c) The PHP Group
Zend Engine v4.1.2, Copyright (c) Zend Technologies
    with Zend OPcache v8.1.2-1ubuntu2.14, Copyright (c), by Zend Technologies

array_push()は遅い

「PHP 配列 追加」と検索するとまず紹介されるのがarray_push()ですが、これは遅すぎの王、遅すぎキングと有名ですね。

代わりに$(変数名)[] = (追加要素)という文法を推奨されます。

実際に時間計測してみましょう。

test.php

<?php

$time_start_0 = microtime(true);
for ($cnt = 0; $cnt < 1000000; $cnt++){
        $a = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10];
        array_push($a, 11);
}
$time_0 =  microtime(true) - $time_start_0;
var_dump($time_0);

$time_start_1 = microtime(true);
for ($cnt = 0; $cnt < 1000000; $cnt++){
        $a = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10];
        $a[] = 11;
}
$time_1 =  microtime(true) - $time_start_1;
var_dump($time_1);

//何倍速くなったか
var_dump($time_0 / $time_1);                               

結果

# php test.php
float(0.03344011306762695)
float(0.021086931228637695)
float(1.5858216970998926)

1.5倍と出ました。人によっては3倍になるらしいですね

しかし、これは両者とも時間計算量はO(1)とのことです。

なぜ？

phpdbgで下記コードの中間コードを表示してみましょう。

test.php

<?php

$a = [];

array_push($a, 1);

$a[] = 2;

中間コード

# phpdbg test.php
prompt> print e
[Context /test.php (8 ops)]

$_main:
     ; (lines=8, args=0, vars=1, tmps=3)
     ; /test.php:1-8
L0003 0000 ASSIGN CV0($a) array(...)
L0005 0001 INIT_FCALL 2 112 string("array_push")
L0005 0002 SEND_REF CV0($a) 1
L0005 0003 SEND_VAL int(1) 2
L0005 0004 DO_ICALL
L0007 0005 ASSIGN_DIM CV0($a) NEXT
L0007 0006 OP_DATA int(2)
L0008 0007 RETURN int(1)

L0005の中間コードを見てください。5行目はarray_push()でしたね。
上から

• array_pushという名前の関数を拾ってくる
• 引数$aの参照を送信
• 引数2を送信
• 関数の処理を呼び出し（DO_ICALL）
  という感じのニュアンスです。（厳密にはたぶん違います）

L0007は$a[] = 2のコードですが、 実は これはL0005 0004のDO_ICALLと同内容です
つまり、array_push()は 関数呼び出しの分だけ 無駄な処理を行っているわけです。

一方、$a[] = 2はオペレーターに処理を埋め込まれている(?)ので、 余計な処理がない ということですね。

このような標準関数の中間コード変換問題については、こちらの記事が面白いです：ZendEngineにえこひいきされる標準関数たち (前篇)