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掌握 PHP7 的基本变量

转载2020-11-17 16:40:5401060

PHP7栏目介绍相关基本变量。

变量的基础结构

我们都知道PHP的变量是弱类型的,声明的时候无需指定类型。那么这里面具体是怎么实现的呢?这就得从变量的基础结构说起了。

zval的实现

在源码文件 zend_type.h 中,可以看到 zval 的定义:

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;
}复制代码

zval 的结构由一个保存变量类型的值或指针的 union 联合体 zend_value 以及两个 union 联合体 u1 和 u2 组成

  • u1

u1的作用是用来保存变量类型及其信息,其里面的字段用处如下:

type:记录变量类型。 即可通过 u2.v.type 来访问到

type_flags:对应变量特有类型的标记(如常量类型,需引用计数类型,不可变类型),不同类型的变量对应的 flag 不一样。

const_flags:常量类型的标记

reserved:保留字段

  • u2

u2 主要是辅助作用,由于结构体的内存对齐,所以 u2 的的这块空间有或者没有 u2 都是已经占据空间了,所以就利用起来。u2的辅助字段里面记录了很多类型信息,这些信息对内部功能有很大的好处,或提升缓存友好性或减少了内存寻址的操作。这里介绍其中部分字段。

next:用来解决哈希冲突问题(哈希冲突这个目前还不懂),记录冲突的下一个元素位置。

cache_slot:运行时缓存。在执行函数时会优先去缓存中查找,若缓存中没有,再去全局的 function 表中查找。

num_args:函数调用时传入参数的个数

access_flags:对象类的访问标识,如public protected private 这些。

  • zend_value
typedef union _zend_value {
	zend_long         lval;				/* 整型*/
	double            dval;				/* 浮点型 */
	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;复制代码

从 zend__value 中可以看出,long、double 类型直接存储值,而其它类型都为指针,指向各自的结构。所以,由于 zval 这样的结构,PHP 变量在声明的时候不用显示的指定其类型,因为不管你赋给变量什么类型的值,它都能帮你找到对应的存储结构。

以值为字符串的变量为例,其结构是这样的:

PHP5 与 PHP7 的 zval 结构对比

  • PHP5
  • PHP7

可以看到 php7 的 zval 总的只占 16 个字节,相比 PHP5 的 zval 所占用的 48 个字节节省了很大的内存。

此外,在 PHP5 中,所有的变量都在堆中申请,但是对于临时变量来说,没有必要在堆中申请。所以在 PHP7 中对此做了优化,临时变量是直接在栈中申请的。

常见变量类型

下面介绍几个常见类型的变量结构,其他更多的类型,可自行查看源码。

整型和浮点型

对于整型和浮点型,由于其占用空间小,在 zval 中是直接存储的 整型的值是存在 lval 里,浮点型值则是存储在 dval 里。

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;             /* 整型*/
    double            dval;             /* 浮点型 */
    ... 
 }复制代码

字符串

PHP 7 中定义了新的字符串结构体。结构如下:

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

上面各个字段的意思:

gc: 变量引用信息,所有用到引用计数的变量类型都会有这个结构。

h: 哈希值,数组中计算索引时会用到。(据说这个操作为 PHP7 提高了 5% 的性能)

len: 字符串长度,通过这个值保证二进制安全

val: 字符串内容,变长struct,分配时按len长度申请内存 数组

array 是 PHP 中非常强大的一个数据结构,它的底层实现就是普通的有序HashTable,这里简单看下它的结构。后续再具体深入。

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;
}复制代码

###对象

PHP7 的对象结构也是重新设计了,和 PHP5 的实现有了很大的不同。

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];
};复制代码

这里介绍下其中几个字段:

gc:gc头部

*ce:对象对应的 class 类

*properties :HashTable结构,key 为对象的属性名,value 是属性值在properties_tables数组中的偏移量,通过偏移量在 properties_talbe 找到对应的属性值。

properties_talbe[1]:存储对象的属性值

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