跟廠長學PHP核心7（六）：變數之zval

PHP · 發表 2018-09-11 12:41:00

摘要：記得網上流傳甚廣的段子“PHP是世界上最好的語言”，暫且不去討論是否言過其實，但至少PHP確實有獨特優勢的，比如它的弱型別，即只需要$符號即可宣告變數，使得PHP入手門檻極低，成為大家所青睞的Web服務端語言。那麼它的變數是如何實現的呢？我們今天就來學習一下PHP的基本變數。一、引言 ...

記得網上流傳甚廣的段子“PHP是世界上最好的語言”，暫且不去討論是否言過其實，但至少PHP確實有獨特優勢的，比如它的弱型別，即只需要$符號即可宣告變數，使得PHP入手門檻極低，成為大家所青睞的Web服務端語言。那麼它的變數是如何實現的呢？我們今天就來學習一下PHP的基本變數。

一、引言

PHP的變數儲存在zval結構體中，在執行階段中編譯為op_array時就能看到zval的身影。結構體定義在Zend/zend_types.h 中，定義內容如下所示：

struct _zval_struct {
zend_valuevalue;/* value */
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchartype,/* active type */
zend_uchartype_flags,
zend_ucharconst_flags,
zend_ucharreserved)/* 保留欄位 */
} v;
uint32_t type_info;
} u1;
union {
uint32_tvar_flags;
uint32_tnext;/* hash collision chain */
uint32_tcache_slot;/* literal cache slot */
uint32_tlineno;/* line number (for ast nodes) */
uint32_tnum_args;/* arguments number for EX(This) */
uint32_tfe_pos;/* foreach position */
uint32_tfe_iter_idx;/* foreach iterator index */
} u2;
};

二、結構體剖析

2.1、zend_value

結構體的第一個變數是zend_value，顧名思義，它其實也是一個結構體，用於存放變數的值，比如整型、浮點型、引用計數、字串、陣列、物件、資源等。zend_value 定義了眾多型別的指標，但這些型別並不都是變數的型別，有些是給核心自己使用的，比如指標ast、zv、ptr。

typedef union _zend_value {
zend_longlval;/* 整型 */
doubledval;/* 浮點型 */
zend_refcounted*counted;/* 引用計數 */
zend_string*str;/* 字串 */
zend_array*arr;/* 陣列 */
zend_object*obj;/* 物件 */
zend_resource*res;/* 資源 */
zend_reference*ref;/* 引用 */
zend_ast_ref*ast;/* 抽象語法樹 */
zval*zv;/* zval型別 */
void*ptr;/* 指標型別 */
zend_class_entry *ce;/* class型別 */
zend_function*func;/* function型別 */
struct {
uint32_t w1;
uint32_t w2;
} ww;
} zend_value;

2.2、u1

u1是一個聯合體，它聯合了結構體v 和整型type_info 。下面我們先來看一下結構體v 的構成。

union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchartype,/* active type */
zend_uchartype_flags,
zend_ucharconst_flags,
zend_ucharreserved)/* call info for EX(This) */
} v;
uint32_t type_info;
} u1;

2.2.1、type

type是指變數的型別，剛在2.1 中講到了zend_value是用來儲存變數的值，所以也應該有地方儲存變數的型別，而這就是type的職責。以下是PHP定義的所有變數型別，有我們熟知的布林、NULL、浮點、陣列、字串等型別。也有陌生的undef、indirect、ptr型別，變數型別在下一章中詳解，這裡不再贅述。

/* regular data types */
#define IS_UNDEF0
#define IS_NULL1
#define IS_FALSE2
#define IS_TRUE3
#define IS_LONG4
#define IS_DOUBLE5
#define IS_STRING6
#define IS_ARRAY7
#define IS_OBJECT8
#define IS_RESOURCE9
#define IS_REFERENCE10

/* constant expressions */
#define IS_CONSTANT11
#define IS_CONSTANT_AST12

/* fake types */
#define _IS_BOOL13
#define IS_CALLABLE14

/* internal types */
#define IS_INDIRECT15
#define IS_PTR17

2.2.2、type_flags

可以把它理解為子型別，上面提到了變數的型別，這個是針對不同型別的子型別或標記，type_flags 一共有以下6種。

/* zval.u1.v.type_flags */
#define IS_TYPE_CONSTANT(1<<0)/* 常量 */
#define IS_TYPE_IMMUTABLE(1<<1)/* 不可變的型別 */
#define IS_TYPE_REFCOUNTED(1<<2)/* 需要引用計數的型別 */
#define IS_TYPE_COLLECTABLE(1<<3)/* 可能包含迴圈引用的型別 */
#define IS_TYPE_COPYABLE(1<<4)/* 可被複制的型別 */
#define IS_TYPE_SYMBOLTABLE(1<<5)/* 符號表型別 */

2.2.3、const_flags

常量型別的標記，對應的屬性為：

/* zval.u1.v.const_flags */
#define IS_CONSTANT_UNQUALIFIED0x010
#define IS_LEXICAL_VAR0x020
#define IS_LEXICAL_REF0x040
#define IS_CONSTANT_CLASS0x080/* __CLASS__ in trait */
#define IS_CONSTANT_IN_NAMESPACE0x100/* used only in opline->extended_value */

2.2.4、type_info

type_info與結構體v共用記憶體，修改type_info等同於修改結構體v的值，所以type_info是v中四個char的組合。

2.3、u2

本來使用u1和zend_value就可以表示變數的，沒有必要定義u2，但是我們來看一下，如果沒有u2，在記憶體對齊的情況下zval記憶體大小為16個位元組，當聯合了u2後依然是佔用16個位元組。既然有或沒有佔用記憶體大小相同，不如用它來記錄一些附屬資訊。下面我們來看下u2都儲存了哪些內容。

2.3.1、next

用來解決雜湊衝突問題，記錄衝突的下一個元素位置。

2.3.2、cache_slot

執行時快取，在執行函式時回去快取中查詢，若快取中沒有則到全域性function表中查詢。

2.3.3、lineno

檔案執行的行號，應用在AST節點上。Zend引擎在詞法和語法解析時會把當前執行的檔案行號記錄下來，記錄在zend_ast中的lineno中。

2.3.4、num_args

函式呼叫時傳入函式的引數個數。

2.3.5、fe_pos

用於遍歷陣列時記錄當前遍歷的位置，比如每次執行foreach時fe_pos都會加一，當再次呼叫foreach進行遍歷時，fe_post會進行重置。

2.3.6、fe_iter_idx

這個與fe_pos類似，只不過它是針對物件的。物件的屬性也是HashTable，傳入的引數是物件時，會獲取物件的屬性，所以遍歷物件就是在變數物件的屬性。

三、參考文獻

《PHP7核心剖析》
《PHP7底層設計和原始碼實現》
ofollow,noindex" target="_blank">深入理解PHP7核心之zval