跟廠長學PHP核心7（六）：變數之zval

記得網上流傳甚廣的段子“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確實有獨特優勢的，比如它的弱類型，即只需要$符號即可聲明變數，使得PHP入手門檻極低，成為大家所青睞的Web服務端語言。那麼它的變數是如何?的呢？我們今天就來學習一下PHP的基本變數。

一、引言

PHP的變數儲存在zval結構體中，在執行階段中編譯為op_array時就能看到zval的身影。結構體定義在Zend/zend_types.h中，定義內容如下所示：

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)     /* 保留欄位 */        } 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、結構體剖析2.1、zend_value

結構體的第一個變數是zend_value，顧名思義，它其實也是一個結構體，用於存放變數的值，比如整型、浮點型、引用計數、字串、數組、對象、資源等。zend_value定義了眾多類型的指標，但這些類型並不都是變數的類型，有些是給核心自己使用的，比如指標ast、zv、ptr。

typedef union _zend_value {    zend_long         lval;             /* 整型 */    double            dval;             /* 浮點型 */    zend_refcounted  *counted;          /* 引用計數 */    zend_string      *str;              /* 字串 */    zend_array       *arr;              /* 數組 */    zend_object      *obj;              /* 對象 */    zend_resource    *res;              /* 資源 */    zend_reference   *ref;              /* 引用 */    zend_ast_ref     *ast;              /* 抽象文法樹 */    zval             *zv;               /* zval類型 */    void             *ptr;              /* 指標類型 */    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是一個聯合體，它聯合了結構體v和整型type_info。下面我們先來看一下結構體v的構成。

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是指變數的類型，剛在2.1中講到了zend_value是用來儲存變數的值，所以也應該有地方儲存變數的類型，而這就是type的職責。以下是PHP定義的所有變數類型，有我們熟知的布爾、NULL、浮點、數組、字串等類型。也有陌生的undef、indirect、ptr類型，變數類型在下一章中詳解，這裡不再贅述。

/* 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，上面提到了變數的類型，這個是針對不同類型的子類型或標記，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)  /* 需要引用計數的類型 */#define IS_TYPE_COLLECTABLE         (1<<3)  /* 可能包含循環參考的類型 */#define IS_TYPE_COPYABLE            (1<<4)  /* 可被複製的類型 */#define IS_TYPE_SYMBOLTABLE         (1<<5)  /* 符號表類型 */

2.2.3、const_flags

常量類型的標記，對應的屬性為：

/* 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與結構體v共用記憶體，修改type_info等同於修改結構體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就可以表示變數的，沒有必要定義u2，但是我們來看一下，如果沒有u2，在記憶體對齊的情況下zval記憶體大小為16個位元組，當聯合了u2後依然是佔用16個位元組。既然有或沒有佔用記憶體大小相同，不如用它來記錄一些附屬資訊。下面我們來看下u2都儲存了哪些內容。

2.3.1、next

用來解決雜湊衝突問題，記錄衝突的下一個元素位置。

2.3.2、cache_slot

運行時緩衝，在執行函數時回去緩衝中尋找，若緩衝中沒有則到全域function表中尋找。

2.3.3、lineno

檔案執行的行號，應用在AST節點上。Zend引擎在詞法和文法解析時會把當前執行的檔案行號記錄下來，記錄在zend_ast中的lineno中。

2.3.4、num_args

函數調用時傳入函數的參數個數。

2.3.5、fe_pos

用於遍曆數組時記錄當前遍曆的位置，比如每次執行foreach時fe_pos都會加一，當再次調用foreach進行遍曆時，fe_post會進行重設。

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，傳入的參數是對象時，會擷取對象的屬性，所以遍曆對象就是在變數對象的屬性。

三、參考文獻

• 《PHP7核心剖析》
• 《PHP7底層設計和源碼實現》
• 深入理解PHP7核心之zval