php底層運行機制(二)

6. PHP變量

PHP是一門弱類型語言，自己不嚴格區分變量的類型。PHP在變量申明的時候不須要指定類型。PHP在程序運行期間可能進行變量類型的隱示轉換。 和其餘強類型語言同樣，程序中也能夠進行顯示的類型轉換。PHP變量能夠分爲簡單類型(int、string、bool)、集合類型(array resource object)和常量(const)。以上全部的變量在底層都是同一種結構 zval。

Zval是zend中另外一個很是重要的數據結構，用來標識並實現PHP變量，其數據結構以下：

Zval主要由三部分組成：

• type：指定了變量所述的類型（整數、字符串、數組等）

• refcount&is_ref：用來實現引用計數(後面具體介紹)

• value：核心部分，存儲了變量的實際數據

Zvalue是用來保存一個變量的實際數據。由於要存儲多種類型，因此zvalue是一個union，也由此實現了弱類型。

PHP變量類型和其實際存儲對應關係以下：

1	IS_LONG   -> lvalue

2	IS_DOUBLE -> dvalue

3	IS_ARRAY  -> ht

4	IS_STRING -> str

5	IS_RESOURCE -> lvalue

引用計數在內存回收、字符串操做等地方使用很是普遍。PHP中的變量就是引用計數的典型應用。Zval的引用計數經過成員變量is_ref和ref_count實現，經過引用計數，多個變量能夠共享同一份數據。避免頻繁拷貝帶來的大量消耗。

在進行賦值操做時，zend將變量指向相同的zval同時ref_count++，在unset操做時，對應的ref_count-1。只有ref_count減爲0時纔會真正執行銷燬操做。若是是引用賦值，則zend會修改is_ref爲1。

PHP變量經過引用計數實現變量共享數據，那若是改變其中一個變量值呢？當試圖寫入一個變量時，Zend若發現該變量指向的zval被多個變量共 享，則爲其複製一份ref_count爲1的zval，並遞減原zval的refcount，這個過程稱爲「zval分離」。可見，只有在有寫操做發生時 zend才進行拷貝操做，所以也叫copy-on-write(寫時拷貝)

對於引用型變量，其要求和非引用型相反，引用賦值的變量間必須是捆綁的，修改一個變量就修改了全部捆綁變量。

整數、浮點數是PHP中的基礎類型之一，也是一個簡單型變量。對於整數和浮點數，在zvalue中直接存儲對應的值。其類型分別是long和double。

從zvalue結構中能夠看出，對於整數類型，和c等強類型語言不一樣，PHP是不區分int、unsigned int、long、long long等類型的，對它來講，整數只有一種類型也就是long。由此，能夠看出，在PHP裏面，整數的取值範圍是由編譯器位數來決定而不是固定不變的。

對於浮點數，相似整數，它也不區分float和double而是統一隻有double一種類型。

在PHP中，若是整數範圍越界了怎麼辦？這種狀況下會自動轉換爲double類型，這個必定要當心，不少trick都是由此產生。

和整數同樣，字符變量也是PHP中的基礎類型和簡單型變量。經過zvalue結構能夠看出，在PHP中，字符串是由由指向實際數據的指針和長度結 構體組成，這點和c++中的string比較相似。因爲經過一個實際變量表示長度，和c不一樣，它的字符串能夠是2進制數據（包含\0），同時在PHP中， 求字符串長度strlen是O(1)操做。

在新增、修改、追加字符串操做時，PHP都會從新分配內存生成新的字符串。最後，出於安全考慮，PHP在生成一個字符串時末尾仍然會添加\0

常見的字符串拼接方式及速度比較：

假設有以下4個變量：$strA=‘123’; $strB = ‘456’; $intA=123; intB=456;

如今對以下的幾種字符串拼接方式作一個比較和說明：

1	$res = $strA.$strB和$res = 「$strA$strB」

2	這種狀況下，zend會從新malloc一塊內存並進行相應處理，其速度通常

3	$strA = $strA.$strB

4	這種是速度最快的，zend會在當前strA基礎上直接relloc，避免重複拷貝

5	$res = $intA.$intB

6	這種速度較慢，由於須要作隱式的格式轉換，實際編寫程序中也應該注意儘可能避免

7	$strA = sprintf (「%s%s」,$strA.$strB);

8	這會是最慢的一種方式，由於sprintf在PHP中並非一個語言結構，自己對於格式識別和處理就須要耗費比較多時間，另外自己機制也是malloc。不過sprintf的方式最具可讀性，實際中能夠根據具體狀況靈活選擇。

PHP的數組經過Zend HashTable來自然實現。

foreach操做如何實現？對一個數組的foreach就是經過遍歷hashtable中的雙向鏈表完成。對於索引數組，經過foreach遍 歷效率比for高不少，省去了key->value的查找。count操做直接調用 HashTable->NumOfElements，O(1)操做。對於’123’這樣的字符串，zend會轉換爲其整數形 式。$arr[‘123’]和$arr[123]是等價的

資源類型變量是PHP中最複雜的一種變量，也是一種複合型結構。

PHP的zval能夠表示普遍的數據類型，可是對於自定義的數據類型卻很難充分描述。因爲沒有有效的方式描繪這些複合結構，所以也沒有辦法對它們使用傳統的操做符。要解決這個問題，只須要經過一個本質上任意的標識符（label）引用指針，這種方式被稱爲資源。

在zval中，對於resource，lval做爲指針來使用，直接指向資源所在的地址。Resource能夠是任意的複合結構，咱們熟悉的mysqli、fsock、memcached等都是資源。

如何使用資源：

• 註冊：對於一個自定義的數據類型，要想將它做爲資源。首先須要進行註冊，zend會爲它分配全局惟一標示。

• 獲取一個資源變量：對於資源，zend維護了一個id->實際數據的hash_tale。對於一個resource，在zval中只記錄了它的id。fetch的時候經過id在hash_table中找到具體的值返回。

• 資源銷燬：資源的數據類型是多種多樣的。Zend自己沒有辦法銷燬它。所以須要用戶在註冊資源的時候提供銷燬函數。當unset資源時，zend調用相應的函數完成析構。同時從全局資源表中刪除它。

資源能夠長期駐留，不僅是在全部引用它的變量超出做用域以後，甚至是在一個請求結束了而且新的請求產生以後。這些資源稱爲持久資源，由於它們貫通 SAPI的整個生命週期持續存在，除非特地銷燬。不少狀況下，持久化資源能夠在必定程度上提升性能。好比咱們常見的mysql_pconnect ,持久化資源經過pemalloc分配內存，這樣在請求結束的時候不會釋放。 對zend來講，對二者自己並不區分。

PHP中的局部變量和全局變量是如何實現的？對於一個請求，任意時刻PHP均可以看到兩個符號表(symbol_table和 active_symbol_table)，其中前者用來維護全局變量。後者是一個指針，指向當前活動的變量符號表，當程序進入到某個函數中時，zend 就會爲它分配一個符號表x同時將active_symbol_table指向a。經過這樣的方式實現全局、局部變量的區分。

獲取變量值：PHP的符號表是經過hash_table實現的，對於每一個變量都分配惟一標識，獲取的時候根據標識從表中找到相應zval返回。

函數中使用全局變量：在函數中，咱們能夠經過顯式申明global來使用全局變量。在active_symbol_table中建立symbol_table中同名變量的引用，若是symbol_table中沒有同名變量則會先建立。