PHP7 的基本變量

變量的基礎結構

咱們都知道PHP的變量是弱類型的，聲明的時候無需指定類型。那麼這裏面具體是怎麼實現的呢？這就得從變量的基礎結構提及了。

zval的實現

在源碼文件 zend_type.h 中，能夠看到 zval 的定義：

typedef struct _zval_struct     zval;

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* value */
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,            /* active type */
                zend_uchar    type_flags,
                zend_uchar    const_flags,
                zend_uchar    reserved)        /* call info for EX(This) */
        } v;
        uint32_t type_info;
    } u1;
    union {
        uint32_t     next;                 /* hash collision chain */
        uint32_t     cache_slot;           /* literal cache slot */
        uint32_t     lineno;               /* line number (for ast nodes) */
        uint32_t     num_args;             /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t     fe_pos;               /* foreach position */
        uint32_t     fe_iter_idx;          /* foreach iterator index */
        uint32_t     access_flags;         /* class constant access flags */
        uint32_t     property_guard;       /* single property guard */
        uint32_t     extra;                /* not further specified */
    } u2;
}

zval 的結構由一個保存變量類型的值或指針的 union 聯合體 zend_value 以及兩個 union 聯合體 u1 和 u2 組成

• u1

u1的做用是用來保存變量類型及其信息，其裏面的字段用處以下：

type：記錄變量類型。 便可經過 u2.v.type 來訪問到

type_flags：對應變量特有類型的標記（如常量類型，需引用計數類型，不可變類型），不一樣類型的變量對應的 flag 不同。

const_flags：常量類型的標記

reserved：保留字段

• u2

u2 主要是輔助做用，因爲結構體的內存對齊，因此 u2 的的這塊空間有或者沒有 u2 都是已經佔據空間了，因此就利用起來。u2的輔助字段裏面記錄了不少類型信息，這些信息對內部功能有很大的好處，或提高緩存友好性或減小了內存尋址的操做。這裏介紹其中部分字段。

next：用來解決哈希衝突問題（哈希衝突這個目前還不懂），記錄衝突的下一個元素位置。

cache_slot：運行時緩存。在執行函數時會優先去緩存中查找，若緩存中沒有，再去全局的 function 表中查找。

num_args：函數調用時傳入參數的個數

access_flags：對象類的訪問標識，如public protected private 這些。

• zend_value

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;                /* 整型*/
    double            dval;                /* 浮點型 */
    zend_refcounted  *counted;
    zend_string      *str;
    zend_array       *arr;
    zend_object      *obj;
    zend_resource    *res;
    zend_reference   *ref;
    zend_ast_ref     *ast;
    zval             *zv;
    void             *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function    *func;
    struct {
        uint32_t w1;
        uint32_t w2;
    } ww;
} zend_value;

從 zend__value 中能夠看出，long、double 類型直接存儲值，而其它類型都爲指針，指向各自的結構。因此，因爲 zval 這樣的結構，PHP 變量在聲明的時候不用顯示的指定其類型，由於無論你賦給變量什麼類型的值，它都能幫你找到對應的存儲結構。

以值爲字符串的變量爲例，其結構是這樣的：

PHP5 與 PHP7 的 zval 結構對比

• PHP5

• PHP7

能夠看到 php7 的 zval 總的只佔 16 個字節，相比 PHP5 的 zval 所佔用的 48 個字節節省了很大的內存。

此外，在 PHP5 中，全部的變量都在堆中申請，可是對於臨時變量來講，沒有必要在堆中申請。因此在 PHP7 中對此作了優化，臨時變量是直接在棧中申請的。

常見變量類型

下面介紹幾個常見類型的變量結構，其餘更多的類型，可自行查看源碼。

整型和浮點型

對於整型和浮點型，因爲其佔用空間小，在 zval 中是直接存儲的 整型的值是存在 lval 裏，浮點型值則是存儲在 dval 裏。

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;             /* 整型*/
    double            dval;             /* 浮點型 */
    ... 
 }

字符串

PHP 7 中定義了新的字符串結構體。結構以下：

struct _zend_string {
    zend_refcounted_h ;
    zend_ulong        h;                /* hash value */
    size_t            len;
    char              val[1];
};

上面各個字段的意思：

gc： 變量引用信息，全部用到引用計數的變量類型都會有這個結構。

h： 哈希值，數組中計算索引時會用到。（聽說這個操做爲 PHP7 提升了 5% 的性能）

len： 字符串長度，經過這個值保證二進制安全

val： 字符串內容，變長struct，分配時按len長度申請內存
數組

array 是 PHP 中很是強大的一個數據結構，它的底層實現就是普通的有序HashTable，這裏簡單看下它的結構。後續再具體深刻。

typedef struct _zend_array HashTable;


struct _zend_array {
    zend_refcounted_h gc;
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    flags,
                zend_uchar    nApplyCount,
                zend_uchar    nIteratorsCount,
                zend_uchar    consistency)
        } v;
        uint32_t flags;
    } u;
    uint32_t          nTableMask;
    Bucket           *arData;
    uint32_t          nNumUsed;
    uint32_t          nNumOfElements;
    uint32_t          nTableSize;
    uint32_t          nInternalPointer;
    zend_long         nNextFreeElement;
    dtor_func_t       pDestructor;
}

對象

PHP7 的對象結構也是從新設計了，和 PHP5 的實現有了很大的不一樣。

struct _zend_object {
    zend_refcounted_h gc;
    uint32_t          handle;
    zend_class_entry *ce; 
    const zend_object_handlers *handlers;
    HashTable        *properties; 
    zval              properties_table[1];
};

這裏介紹下其中幾個字段：

gc：gc頭部

*ce：對象對應的 class 類

*properties ：HashTable結構，key 爲對象的屬性名，value 是屬性值在properties_tables數組中的偏移量，經過偏移量在 properties_talbe 找到對應的屬性值。

properties_talbe[1]：存儲對象的屬性值

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ok，先寫這到這裏。

參考資料

《PHP7 底層設計與源碼實現》