記得網(wǎng)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(yōu)勢的，比如它的弱類型，即只需要$符號即可聲明變量，使得PHP入手門檻極低，成為大家所青睞的Web服務(wù)端語言。那么它的變量是如何實現(xiàn)的呢？我們今天就來學(xué)習(xí)一下PHP的基本變量。

一、引言

PHP的變量存儲在zval結(jié)構(gòu)體中，在執(zhí)行階段中編譯為op_array時就能看到zval的身影。結(jié)構(gòu)體定義在Zend/zend_types.h中，定義內(nèi)容如下所示：

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)	    /* 保留字段 */
		} v;
		uint32_t type_info;
	} u1;
	union {
		uint32_t     var_flags;
		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 */
	} u2;
};

二、結(jié)構(gòu)體剖析

2.1、zend_value

結(jié)構(gòu)體的第一個變量是zend_value，顧名思義，它其實也是一個結(jié)構(gòu)體，用于存放變量的值，比如整型、浮點型、引用計數(shù)、字符串、數(shù)組、對象、資源等。zend_value定義了眾多類型的指針，但這些類型并不都是變量的類型，有些是給內(nèi)核自己使用的，比如指針ast、zv、ptr。

typedef union _zend_value {
	zend_long         lval;				/* 整型 */
	double            dval;				/* 浮點型 */
	zend_refcounted  *counted;          /* 引用計數(shù) */
	zend_string      *str;              /* 字符串 */
	zend_array       *arr;              /* 數(shù)組 */
	zend_object      *obj;              /* 對象 */
	zend_resource    *res;              /* 資源 */
	zend_reference   *ref;              /* 引用 */
	zend_ast_ref     *ast;              /* 抽象語法樹 */
	zval             *zv;               /* zval類型 */
	void             *ptr;              /* 指針類型 */
	zend_class_entry *ce;               /* class類型 */
	zend_function    *func;             /* function類型 */
	struct {
		uint32_t w1;
		uint32_t w2;
	} ww;
} zend_value;

2.2、u1

u1是一個聯(lián)合體，它聯(lián)合了結(jié)構(gòu)體v和整型type_info。下面我們先來看一下結(jié)構(gòu)體v的構(gòu)成。

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;

2.2.1、type

type是指變量的類型，剛在2.1中講到了zend_value是用來存儲變量的值，所以也應(yīng)該有地方存儲變量的類型，而這就是type的職責(zé)。以下是PHP定義的所有變量類型，有我們熟知的布爾、NULL、浮點、數(shù)組、字符串等類型。也有陌生的undef、indirect、ptr類型，變量類型在下一章中詳解，這里不再贅述。

/* regular data types */
#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

/* constant expressions */
#define IS_CONSTANT					11
#define IS_CONSTANT_AST				12

/* fake types */
#define _IS_BOOL					13
#define IS_CALLABLE					14

/* internal types */
#define IS_INDIRECT             	15
#define IS_PTR						17

2.2.2、type_flags

可以把它理解為子類型，上面提到了變量的類型，這個是針對不同類型的子類型或標(biāo)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)  /* 不可變的類型 */
#define IS_TYPE_REFCOUNTED			(1<<2)  /* 需要引用計數(shù)的類型 */
#define IS_TYPE_COLLECTABLE			(1<<3)  /* 可能包含循環(huán)引用的類型 */
#define IS_TYPE_COPYABLE			(1<<4)  /* 可被復(fù)制的類型 */
#define IS_TYPE_SYMBOLTABLE			(1<<5)  /* 符號表類型 */

2.2.3、const_flags

常量類型的標(biāo)記，對應(yīng)的屬性為：

/* zval.u1.v.const_flags */
#define IS_CONSTANT_UNQUALIFIED		0x010
#define IS_LEXICAL_VAR				0x020
#define IS_LEXICAL_REF				0x040
#define IS_CONSTANT_CLASS           0x080  /* __CLASS__ in trait */
#define IS_CONSTANT_IN_NAMESPACE	0x100  /* used only in opline->extended_value */

2.2.4、type_info

type_info與結(jié)構(gòu)體v共用內(nèi)存，修改type_info等同于修改結(jié)構(gòu)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就可以表示變量的，沒有必要定義u2，但是我們來看一下，如果沒有u2，在內(nèi)存對齊的情況下zval內(nèi)存大小為16個字節(jié)，當(dāng)聯(lián)合了u2后依然是占用16個字節(jié)。既然有或沒有占用內(nèi)存大小相同，不如用它來記錄一些附屬信息。下面我們來看下u2都存儲了哪些內(nèi)容。

2.3.1、next

用來解決哈希沖突問題，記錄沖突的下一個元素位置。

2.3.2、cache_slot

運行時緩存，在執(zhí)行函數(shù)時回去緩存中查找，若緩存中沒有則到全局function表中查找。

2.3.3、lineno

文件執(zhí)行的行號，應(yīng)用在AST節(jié)點上。Zend引擎在詞法和語法解析時會把當(dāng)前執(zhí)行的文件行號記錄下來，記錄在zend_ast中的lineno中。

2.3.4、num_args

函數(shù)調(diào)用時傳入函數(shù)的參數(shù)個數(shù)。

2.3.5、fe_pos

用于遍歷數(shù)組時記錄當(dāng)前遍歷的位置，比如每次執(zhí)行foreach時fe_pos都會加一，當(dāng)再次調(diào)用foreach進(jìn)行遍歷時，fe_post會進(jìn)行重置。

2.3.6、fe_iter_idx

這個與fe_pos類似，只不過它是針對對象的。對象的屬性也是HashTable，傳入的參數(shù)是對象時，會獲取對象的屬性，所以遍歷對象就是在變量對象的屬性。

三、參考文獻(xiàn)

• 《PHP7內(nèi)核剖析》
• 《PHP7底層設(shè)計和源碼實現(xiàn)》
• 深入理解PHP7內(nèi)核之zval