php7內核閱讀（1）--數據容器zval和zend_value

時間 2019-11-16

標籤 php7 php 內核閱讀數據容器 zval zend value 欄目 PHP 简体版

原文原文鏈接

前言

工做＋實習快一年了，搞php後端開發，一直很迷茫怎麼提升本身，就先從php源碼開始吧，本人比較菜，本文章寫的比較趕時間，因此有什麼錯誤或者漏掉的地方，望各位大神指正，多交流才能成長嘛，嘿嘿。
本文主要是針對php7，php5的話能夠移步到慶哥的博客看，還有就是小菜我讀的是《php7內核剖析》這本書。
接下來我會使用到xdebug來調試php源碼php

本文有參照ohmygirl博客中的部份內容以及代碼。html

本文所用環境爲windows,php7.0.10node

php7中zval，zend_value的基本結構

php7和php5不一樣的地方有不少，zval，zend_value結構就是其中之一git

在php7中

zval定義在zend_types.h中github

在zval這個結構體重包含三個部分 zend_value(存儲實際的內容)，u1，u2兩個聯合體，其中u1主要存儲變量相關的一下屬性，而u2則是對u1的一些補充，例如當用到數組的時候，會用到u2.next來解決key哈希後出現的hash衝突segmentfault

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* 存儲變量的實際內容 */
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,            /* 存儲變量的類型 */
                zend_uchar    type_flags,  /* 用於標識變量狀態，例如GC方面的管理，經過設置爲IS_TYPE_COLLECTABLE 則變量會被收集到GC中回收垃圾的buffer緩存區中 */
                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;  
};

zend_uchar type: 如下爲外部使用的變量類型windows

#define IS_UNDEF                    0
#define IS_NULL                        1
#define IS_FALSE                    2
#define IS_TRUE                        3
#define IS_LONG                        4
#define IS_DOUBLE                    5
#define IS_STRING                    6
#define IS_ARRAY                    7
#define IS_OBJECT                    8
#define IS_RESOURCE                    9
#define IS_REFERENCE                10

php7中zend_value結構後端

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;                /* long value */
    double            dval;                /* double value */
    zend_refcounted  *counted;          /*用於統計計數用，*/
    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;

這裏咱們先解釋一下php7的zval，zend_valu中重要的的幾個變量數組

zval中：緩存

（1）zend_uchar    type 這個是用來表示當前變量(例如 $a)是什麼類型的變量（$a是string類型?仍是int類型?仍是引用類型....）

zend_value中：

（1）zend_refcounted  *counted; 表示引用計數的次數，
何爲引用計數？
就是zend_value變量被zval引用的次數，例如咱們$a=「abcs」;$c=$a;$b=$a;此時counted=3,以下圖，其中refcount也是實現GC自動內存回收的基礎，下面會詳細講解

php7變量的內部實現

php7中對與變量的實現分如下幾種方式

(1).對於boolen類型，還有null，undefined，這種沒有具體值，只有類型的類型，直接在zval中經過zend_uchar type的類型來判斷，無需經過引用計數來實現。

正是由於沒有經過應用計數來實現，因此它refcount爲0

(2)對於int類型和float類型，由於在zend_value中有zend_long和double來保存數據，以下圖，因此，在賦值的時候就不須要再使用引用計數了，在拷貝的直接進行賦值就好了，這樣作能夠省掉大量引用計數的相關操做

定義一個$a=1,在php內核中zval和zend_value的關係

（3）第三種就是常規的使用引用計數的方式來進行來進行變量的定義。在這些變量的實現中，都是經過指針指向一個具體的數據類型

例如 ：

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

$假設我定義一個$a="111";其內部的實現就是，注意這裏zend_string中char val[1],主要是由於C語言中字符串是以「0」結尾的，因此在zend_string中$a="111"這個變量值的存儲是char val[4]="111"。

php7中賦值

1.普通賦值
前面說到，在php中，定義一個變量$a="444"，其實是生成了一個zval，和一個zend_value,而後zval指向這個zend_value來實現對$a="444"的定義的，而後經過refcount來統計引用的次數。

**因此能夠總結出，refcount表示當前有多少個zval指向同一個zend_value**

咱們定義以下：

$a="111";
$b=$a;

固然對於像boole型還有int，double，null變量，他們的直接經過zval保存，不會公用一個zend_value,因此直接使用深拷貝。
至於什麼是深拷貝，什麼是淺拷貝，最直接的區別就是在於有沒有從新生成一個如出一轍的zend_value，詳細請參看深拷貝和淺拷貝。
後面的寫時賦值（COW copy on write）就會使用到深拷貝。

對於php的賦值，實際上並非全部的類型都是同樣的，剛剛也有說到，在php的zval中就有一個專門的字段用於標識當前類型適合哪一種形式的那就是。

zend_uchar    type_flags,

| refcounted | collectable | copyable | immutable
----------------+------------+-------------+----------+----------
simple types    |            |             |          |
string          |      x     |             |     x    |
interned string |            |             |          |
array           |      x     |      x      |     x    |
immutable array |            |             |          |     x
object          |      x     |      x      |          |
resource        |      x     |             |          |
reference       |      x     |             |          |

zend_uchar type_flags這個字段用於標識當前的zval的屬於哪一種賦值方式或者處於哪一種狀態，主要是用於內存方面的管理具體參見內存管理，

2.引用賦值

php中的引用賦值就是咱們經常使用的引用，例如$a=&$b,這樣。

在php7中實現引用的時候，在php中實現引用的時候，會先生成一個zend_reference類型，這個類型中嵌套一個zval，而後這個zval的zend_value會指向以前的以前的那個zval的zend_value，原來的那個zval類型轉換成IS_REFERENCE類型，簡單來講**就是將原有的zval類型轉換成IS_REFERENCE，並新生成zend_reference類型指向原zend的zend_value。(好jb繞，理了很久)。

struct _zend_reference {
    zend_refcounted_h gc;
    zval              val;
};

例如咱們定義一個$a="1111";$b=&$a;它的變換以下圖
$a="111"

$b=&$a;

可能有朋友注意到了，在zend_reference中refcount爲2 ，可是在最後的真實的zend_value爲refcount爲1，這是爲何呢，其實很好理解，前面說過，refcount表示有多少個zval指向該zend_value,zend_reference中只有一個zval指向了zend_value。
中間加一層zend_reference這樣作其實有不少好處，這樣能夠保留原有的zend_value類型不變，爲深拷貝操做提供拷貝條件，下面咱們舉個例子就知道了