PHP内核介绍及扩展开发指南——基础知识:PHP变量的存储

2012-11-28 05:54 阅读 577 次 评论关闭

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一、基础知识

1.1      PHP变量的存储

1.1.1   zval结构

1.1.2    引用计数

1.1.3   zval状态

1.1.4   zval状态切换

1.1.5       参数传递  

 

一、基础知识

本章简要介绍一些Zend引擎的内部机制,这些知识和Extensions密切相关,同时也可以帮助我们写出更加高效的PHP代码。

1.1           PHP变量的存储

1.1.1   zval结构

Zend使用zval结构来存储PHP变量的值,该结构如下所示:

typedef union _zvalue_value {

    long lval;              /* long value */

    double dval;                /* double value */

    struct {

        char *val;

        int len;

    } str;

    HashTable *ht;              /* hash table value */

    zend_object_value obj;

} zvalue_value;

 

struct _zval_struct {

    /* Variable information */

    zvalue_value value;     /* value */

    zend_uint refcount;

    zend_uchar type;            /* active type */

    zend_uchar is_ref;

};

typedef struct _zval_struct zval;

Zend根据type值来决定访问value的哪个成员,可用值如下:

IS_NULL

N/A

IS_LONG

对应value.lval

IS_DOUBLE

对应value.dval

IS_STRING

对应value.str

IS_ARRAY

对应value.ht

IS_OBJECT

对应value.obj

IS_BOOL

对应value.lval.

IS_RESOURCE

对应value.lval

根据这个表格可以发现两个有意思的地方:首先是PHP的数组其实就是一个HashTable,这就解释了为什么PHP能够支持关联数组了;其次,Resource就是一个long值,它里面存放的通常是个指针、一个内部数组的index或者其它什么只有创建者自己才知道的东西,可以将其视作一个handle。

1.1.2   引用计数

引用计数在垃圾收集、内存池以及字符串等地方应用广泛,Zend就实现了典型的引用计数。多个PHP变量可以通过引用计数机制来共享同一份zval,zval中剩余的两个成员is_ref和refcount就用来支持这种共享。

很明显,refcount用于计数,当增减引用时,这个值也相应的递增和递减,一旦减到零,Zend就会回收该zval。

那么is_ref呢?

1.1.3   zval状态

在PHP中,变量有两种——引用和非引用的,它们在Zend中都是采用引用计数的方式存储的。对于非引用型变量,要求变量间互不相干,修改一个变量时,不能影响到其他变量,采用Copy-On-Write机制即可解决这种冲突——当试图写入一个变量时,Zend若发现该变量指向的zval被多个变量共享,则为其复制一份refcount为1的zval,并递减原zval的refcount,这个过程称为“zval分离”。然而,对于引用型变量,其要求和非引用型相反,引用赋值的变量间必须是捆绑的,修改一个变量就修改了所有捆绑变量。

可见,有必要指出当前zval的状态,以分别应对这两种情况,is_ref就是这个目的,它指出了当前所有指向该zval的变量是否是采用引用赋值的——要么全是引用,要么全不是。此时再修改一个变量,只有当发现其zval的is_ref为0,即非引用时,Zend才会执行Copy-On-Write。

1.1.4   zval状态切换

当在一个zval上进行的所有赋值操作都是引用或者都是非引用时,一个is_ref就足够应付了。然而,世界总不会那么美好,PHP无法对用户进行这种限制,当我们混合使用引用和非引用赋值时,就必须要进行特别处理了。

情况I、看如下PHP代码:

<?php

$a = 1;

$b = $a;

$c = $b;

$d = &$c; // 在一堆非引用赋值中,插入一个引用

?>

这段代码首先进行了一次初始化,这将创建一个新的zval,is_ref=0, refcount=1,并将a指向这个zval;之后是两次非引用赋值,正如前面所说,只要把b和c都指向a的zval即可;最后一行是个引用赋值,需要is_ref为1,但是Zend发现c指向的zval并不是引用型的,于是为c创建单独的zval,并同时将d指向该zval。

从本质上来说,这也可以看作是一种Copy-On-Write,不仅仅是value,is_ref也是受保护的对象。

整个过程图示如下:

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情况II,看如下PHP代码:

<?php

$a = 1;

$b = &$a;

$c = &$b;

$d = $c; // 在一堆引用赋值中,插入一个非引用

?>

这段代码的前三句将把a、b和c指向一个zval,其is_ref=1, refcount=3;第四句是个非引用赋值,通常情况下只需要增加引用计数即可,然而目标zval属于引用变量,单纯的增加引用计数显然是错误的, Zend的解决办法是为d单独生成一份zval副本。

全过程如下所示:

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1.1.5   参数传递

PHP函数参数的传递和变量赋值是一样的,非引用传递相当于非引用赋值,引用传递相当于引用赋值,并且也有可能会导致执行zval状态切换。这在后面还将提到。

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编写 PHP Extension

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