An in-depth analysis of foreach in PHP

本篇文章带大家详解PHP中的foreach。有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对大家有所帮助。

语言基础

foreach 语法结构提供了遍历数组的简单方式。

php5之前, foreach仅能用于数组 php5+, 利用foreach可以遍历对象

foreach仅能够应用于数据和对象，如果尝试应用于其他数据类型的变量，或者未初始化的变量将发出错误信息。

有两种语法：

/*
  遍历给定的 array_expression 数据。每次循环中， 当前单元的值被赋给$value并且数组内部的指针向前移一步（因此下次循环中将会得到下一个单元）
*/
foreach (array_expression as $value) {
    // statement
}

foreach (array_expression as $value) :
    // statement
endforeach;

/*
  同上，只除了当前单元格的键名也会在每次循环中被赋给变量$key
*/
foreach (array_expression as $key => $value) {
    // statement
}

foreach (array_expression as $key => $value) :
    // statement
endforeach;

还能够自定义遍历对象!

当foreach开始执行时, 数组内部的指针会自动指向第一个单元. 这意味着不需要在foreach循环之前调用reset()由于foreach依赖内部数组指针, 在循环中修改其值将可能导致意外的行为

可以很容易通过在 $value 之前加上 & 来修改数组元素. 此方法将以引用 赋值, 而不是拷贝一个值.

<?php

$arr = [1, 2, 3, 4];
foreach($arr as &$value) {
    $value = $value * 2;
}

// $arr is now [2, 4, 6, 8]
unset($value); // 最后取消掉引用

$value的引用仅在被遍历的数组可以被引用时才可用(例如是个变量)。

以下代码无法运行：

<?php
/*
  此段代码可以运行
  运行结果:
    1-2
    2-4
    3-6
    4-8
*/
foreach (array(1, 2, 3, 4) as &$value) {
    echo $value, &#39;-&#39;;
    $value = $value * 2;
    echo $value, PHP_EOL;
}

Warning: 数组最后一个元素的 $value 引用在 foreach 循环之后仍会保留。建议使用 unset() 来将其销毁。

Note: foreach 不支持用 @ 来抑制错误信息的能力

foreach 虽然简单, 不过它可能出现一些意外行为， 特别是代码涉及到引用的时候。

问题研究

问题一: 如下代码运行结果为何不是 2/4/6 ?

<?php
$arr = [1, 2, 3];

foreach ($arr as $k => &$v) {
    $v = $v * 2;
}

foreach ($arr as $k => $v) {
    echo $v, PHP_EOL;
}

/*
输出:
    2
    4
    4
*/

我们可以认为 foreach($arr as &$v) 结构隐含了如下操作, 分别将数组当前的 键 和 值 赋值给 $k 和 $v. 具体展开形如:

<?php
foreach ($arr as $k => $v) {
    $k = currentKey();
    $v = currentVal();
    // 继续运行用户代码
}

根据上述理论, 现在我们重新来分析下第一个foreach:

循环	备注	$arr值
循环 1-1	由于$v是一个引用, 因此 $v = &$arr[0], $v = $v * 2 相当于 $arr[0] * 2	[2, 2, 3]
循环 1-2	$v = &$arr[1]	[2, 4, 3]
循环 1-3	$v = &$arr[2]	[2, 4, 6]
循环 2-1	隐含操作 $v = $arr[0] 被触发, 由于此时 $v 仍是 $arr[2] 的引用, 相当于 $arr[2] = $arr[0]	[2, 4, 2]
循环 2-2	$v = $arr[1], 即$arr[2] = $arr[1]	[2, 4, 4]
循环 2-3	$v = $arr[2], 即$arr[2] = $arr[2]	[2, 4, 4]

如何解决此类问题呢? PHP手册上有一段提醒:

Warning: 数组最后一个元素的 $value 引用在 foreach 循环之后仍会保留。建议使用 unset() 来将其销毁。

<?php
$arr = [1, 2, 3];

foreach ($arr as $k => &$v) {
    $v = $v * 2;
}
unset($v);
foreach ($arr as $k => $v) {
    echo $v, PHP_EOL;
}

/*
输出:
    2
    4
    6
*/

从这个问题可以看出, 引用很可能会伴随副作用。如果不希望无意识的修改导致数据内容变更， 最好及时unset掉这些引用。

问题二: 如下代码运行结果为何不是 0=>a 1=>b 2=>c

<?php
$arr = [&#39;a&#39;, &#39;b&#39;, &#39;c&#39;];

foreach ($arr as $k => $v) {
    echo key($arr), "=>", current($arr), PHP_EOL;
}

foreach ($arr as $k => &$v) {
    echo key($arr), "=>", current($arr), PHP_EOL;
}
/*
#php5.6
1=>b 1=>b 1=>b
1=>b 2=>c =>

#php7
0=>a 0=>a 0=>a
0=>a 0=>a 0=>a
*/

按照手册中的说法, key和current分别是获取数据中当前元素的键值。 那为何 key($arr) 一直是0，current($arr) 一直是'a'呢？

先用vld查看编译后的 opcode:

➜  demo /usr/local/Cellar/php/7.2.7/bin/php -dvld.active=1 a.php
Finding entry points
Branch analysis from position: 0
Jump found. (Code = 77) Position 1 = 2, Position 2 = 15
Branch analysis from position: 2
Jump found. (Code = 78) Position 1 = 3, Position 2 = 15
Branch analysis from position: 3
Jump found. (Code = 42) Position 1 = 2
Branch analysis from position: 2
Branch analysis from position: 15
Jump found. (Code = 62) Position 1 = -2
Branch analysis from position: 15
filename:       /Users/jianyong/demo/a.php
function name:  (null)
number of ops:  17
compiled vars:  !0 = $arr, !1 = $v, !2 = $k
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   ASSIGN                                                   !0, <array>
   4     1      > FE_RESET_R                                       $4      !0, ->15
         2    > > FE_FETCH_R                                       ~5      $4, !1, ->15
         3    >   ASSIGN                                                   !2, ~5
   5     4        INIT_FCALL                                               &#39;key&#39;
         5        SEND_VAR                                                 !0
         6        DO_ICALL                                         $7
         7        ECHO                                                     $7
         8        ECHO                                                     &#39;%3D%3E&#39;
         9        INIT_FCALL                                               &#39;current&#39;
        10        SEND_VAR                                                 !0
        11        DO_ICALL                                         $8
        12        ECHO                                                     $8
        13        ECHO                                                     &#39;%0A&#39;
        14      > JMP                                                      ->2
        15    >   FE_FREE                                                  $4
   7    16      > RETURN                                                   1

branch: #  0; line:     2-    4; sop:     0; eop:     1; out1:   2; out2:  15
branch: #  2; line:     4-    4; sop:     2; eop:     2; out1:   3; out2:  15
branch: #  3; line:     4-    5; sop:     3; eop:    14; out1:   2
branch: # 15; line:     5-    7; sop:    15; eop:    16; out1:  -2
path #1: 0, 2, 3, 2, 15,
path #2: 0, 2, 15,
path #3: 0, 15,
0=>a
0=>a
0=>a

PHP7新特性之foreach

• [x] foreach 循环对数组内部指针不再起作用, 在PHP7之前, 当数据通过foreach迭代时, 数组指针会移动。

<?php
$array = [0, 1, 2];
foreach ($array as &$val) {
    var_dump(current($array));
}

版本	结果	说明
PHP5	int(1) int(2) bool(false)	数组指针会移动
PHP7	int(0) int(0) int(0)	数据指针不再移动

• [x] 按照值进行循环时, 对数组的修改是不会影响循环。

foreach按照值进行循环的时候(by-value), foreach是对该数组的一个拷贝进行操作. 所以在循环过程中修改不影响循环结果

<?php
$arr = [0, 1, 2];
$ref = &$arr;

foreach ($arr as $val) {
    var_dump($val);
    unset($arr[1]);
}

版本	结果	说明
PHP5	int(0) int(2)	会将unset的数据跳过
PHP7	int(0) int(1) int(2)	对数组的改动不影响循环

• [x] 按照引用进行循环的时候, 对数组的修改会影响循环

<?php
$arr = [0, 1, 2];
$ref = &$arr;

foreach ($arr as &$val) {
    var_dump($val);
    unset($arr[1]);
}

版本	结果
PHP5	int(0) int(2)
PHP7	int(0) int(2)

• [x] 对简单对象plain(non-Traversable)的循环

在简单对象的循环, 不管是按照值循环还是引用循环, 和按照引用对数组循环的行为是一样的, 不过对位置的管理会更加精确

• [x] 对迭代对象(Traversable objects)对象行为和之前一致

stackoverflow 上面的解释, Traversable objects is one that implements Iterator or IteratorAggregate interface

如果一个对象实现了 Iterator 或者 IteratorAggregate 接口, 即可称之为迭代对象

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