PHP核心--淺談PHP靈魂HashTble____PHP

一。前言 HashTable是PHP的靈魂，因為在Zend引擎中 大量的使用了HashTable，如變數表，常量表，函數表等，這些都是 適應HashTable儲存的，另外，PHP的數組也是通過使用HashTble實現的，所以， 瞭解PHP的HashTable才能真正瞭解PHP 。
為了方便閱讀，這裡列舉一下HashTable實現中出現的基本概念。 雜湊表是一種通過雜湊函數，將特定的鍵映射到特定值的一種資料結構，它維護鍵和值之間一一對應關係。 鍵(key)：用於操作資料的標示，例如PHP數組中的索引，或者字串鍵等等。 槽(slot/bucket)：雜湊表中用於儲存資料的一個單元，也就是資料真正存放的容器。 雜湊函數(hash function)：將key映射(map)到資料應該存放的slot所在位置的函數。 雜湊衝突(hash collision)：雜湊函數將兩個不同的key映射到同一個索引的情況。 PHP中的雜湊表實現在Zend/zend_hash.h中，先看看PHP實現中的資料結構， PHP使用如下兩個資料結構來實現雜湊表， HashTable結構體用於儲存整個雜湊表需要的基本資料， 而Bucket結構體用於儲存具體的資料內容，(具體源碼見最後) 二。舉例 那麼，以建立一個變數為例，在底層到底發生了什麼呢。
建立變數的步驟: $str = "hello"; 1:建立zval結構,並設定其類型 IS_STRING 2:設定其值為 hello 3:將其加入符號表

{    zval *fooval;     MAKE_STD_ZVAL(fooval);    ZVAL_STRING(fooval, "hello", 1);    ZEND_SET_SYMBOL( EG(active_symbol_table) ,  "foo" , fooval);}

前兩步在上一篇的變數結構中有提到過， 詳見 PHP核心的儲存機制（分離/改變）
符號表是什麼? 答:符號表是一張雜湊表,裡面儲存了變數名->變數的zval結構體的地址 // zend/zend_globals.h 161行 符號表

struct _zend_executor_globals {       ...         ...HashTable *active_symbol_table; /*活動符號表*/HashTable symbol_table;/* 全域符號表 */HashTable included_files;/* files already included */     ...}

當執行到函數時,會產生函數的"執行環境結構體",包含函數名,參數,執行步驟,所在的類(如果是方法),以及為這個函數產生一個符號表.符號表統一放在棧上.並把active_symbol_table指向剛產生的符號表
Zend/zend_compiles.h 384行，執行環境結構體：

struct _zend_execute_data {struct _zend_op *opline;zend_function_state function_state;zend_op_array *op_array;//函數編譯後的執行邏輯，編譯後的opcode二進位代碼，稱為op_arrayzval *object;HashTable *symbol_table;//此函數的符號表地址struct _zend_execute_data *prev_execute_data;zval *old_error_reporting;zend_bool nested;zval **original_return_value;zend_class_entry *current_scope;zend_class_entry *current_called_scope;zval *current_this;  struct _zend_op *fast_ret; /* used by FAST_CALL/FAST_RET (finally keyword) */call_slot *call_slots;call_slot *call;};

上面這個,是當前函數執行時的符號表。
通過下邊例子，來描述下函數在執行中，PHP對各個儲存空間的分配，以及解釋了為什麼PHP的靜態變數可以共用。 當執行到函數時,會產生函數的"執行環境結構體",包含函數名,參數,執行步驟,所在的類(如果是方法),以及為這個函數產生一個符號表.符號表統一放在棧上.並把active_symbol_table指向剛產生的符號表
解釋： 1.執行t1時，形成t1的環境結構體，t1調入到執行棧，t1也有自己的符號表，符號表裡邊儲存的變數對應這個t1環境(局部變數嘛) 2.執行t1到第三行，執行了t2，形成t2的環境結構體，t2入棧，t2也有自己的變數自己的符號表，與t1互不影響。 3.假使t1函數內部出現了遞迴調用t1，此時會產生第二個t1環境結構體，和【1】中是兩個結構體，互不影響
函數執行時的棧變化 當函數調用時,為此函數產生了一個”執行環境變數”的結構體,裡面儲存了當前函數的名稱,參數,對應的類....等等資訊.稱為_zend_execute_data {}結構體

struct _zend_execute_data {struct _zend_op *opline;zend_function_state function_state;zend_op_array *op_array;//函數編譯後的執行邏輯，編譯後的opcode二進位代碼，稱為op_arrayzval *object;HashTable *symbol_table;//此函數的符號表地址struct _zend_execute_data *prev_execute_data;zval *old_error_reporting;zend_bool nested;zval **original_return_value;zend_class_entry *current_scope;zend_class_entry *current_called_scope;zval *current_this;  struct _zend_op *fast_ret; /* used by FAST_CALL/FAST_RET (finally keyword) */call_slot *call_slots;call_slot *call;};

這個結構體中,有2個重要的資訊需要注意。: { *op_array ------>是函數的執行步驟，公用（靜態變數欄位儲存於此。所以改一次依賴於此邏輯的函數全修改。） *hash_table---->symbol_table 這個函數對應的符號表 }   思考一下: 1個函數,遞迴調用自己3次, 如t1 問：在棧上,肯定要有3個 execute_data產生.但是,這3個execute_data--->對應幾個*op_array; 答:函數編譯完了,產生一份*op_array,因為函數的執行邏輯是固定的.   問：產生了幾個 symbol_table? 答：產生3個符號表.
結論： 1. 每一個函數調用是都會產生自己的環境棧和符號表棧，不同的環境棧對應了自己的符號表棧，所以每個函數中的變數常量等，他們是有對應函數內的範圍限制 2. 雖然每次會產生不同的環境棧與範圍，但是如果調用的是同一個函數，其 *op_array;是公用1份的，換句話說，t1遞迴調用自己，每次都會開闢一個環境棧區分獨立，但是他們是同一個函數邏輯，所以op_array是一樣的，而
三。其他 通過一個雜湊演算法，它總有碰撞的時候吧。PHP中的雜湊表是使用拉鏈法來解決衝突 (具體點講就是使用鏈表來儲存雜湊到同一個槽位的資料,Zend為了儲存資料之間的關係使用了雙向鏈表來連結元素)。 對於HashTable的初始化_zend_hash_init， 插入_zend_hash_add_or_update， 元素訪問_zend_hash_add_or_find等操作，源碼中有就不再這裡敘述。
這樣回頭一想，變數表，常量表，函數表等，他們在PHP中都是靠HashTable來實現的，如[二]中敘述，hashtable是不是很強大呢。
Zend引擎雜湊表結構和關係：
Zend/zend_hash.h 55行

typedef struct bucket {ulong h;/* Used for numeric indexing */uint nKeyLength;void *pData;void *pDataPtr;struct bucket *pListNext;struct bucket *pListLast;struct bucket *pNext;struct bucket *pLast;const char *arKey;} Bucket;typedef struct _hashtable {     uint nTableSize;        // hash Bucket的大小，最小為8，以2x增長。    uint nTableMask;        // nTableSize-1 ， 索引取值的最佳化    uint nNumOfElements;    // hash Bucket中當前存在的元素個數，count()函數會直接返回此值     ulong nNextFreeElement; // 下一個數字索引的位置    Bucket *pInternalPointer;   // 當前遍曆的指標（foreach比for快的原因之一）    Bucket *pListHead;          // 儲存數組頭元素指標    Bucket *pListTail;          // 儲存數組尾元素指標    Bucket **arBuckets;         // 儲存hash數組    dtor_func_t pDestructor;    // 在刪除元素時執行的回呼函數，用於資源的釋放    zend_bool persistent;       //指出了Bucket記憶體配置的方式。如果persisient為TRUE，則使用作業系統本身的記憶體配置函數為Bucket分配記憶體，否則使用PHP的記憶體配置函數。    unsigned char nApplyCount; // 標記當前hash Bucket被遞迴訪問的次數（防止多次遞迴）    zend_bool bApplyProtection;// 標記當前hash桶允許不允許多次訪問，不允許時，最多隻能遞迴3次#if ZEND_DEBUG    int inconsistent;#endif} HashTable;

Zend/zend_compiles.h 261行,op_array結構代碼

struct _zend_op_array {/* Common elements */zend_uchar type;const char *function_name;zend_class_entry *scope;zend_uint fn_flags;union _zend_function *prototype;zend_uint num_args;zend_uint required_num_args;zend_arg_info *arg_info;/* END of common elements */zend_uint *refcount;zend_op *opcodes;zend_uint last;zend_compiled_variable *vars;int last_var;zend_uint T;zend_uint nested_calls;zend_uint used_stack;zend_brk_cont_element *brk_cont_array;int last_brk_cont;zend_try_catch_element *try_catch_array;int last_try_catch;zend_bool has_finally_block;/* static variables support */HashTable *static_variables;zend_uint this_var;const char *filename;zend_uint line_start;zend_uint line_end;const char *doc_comment;zend_uint doc_comment_len;zend_uint early_binding; /* the linked list of delayed declarations */zend_literal *literals;int last_literal;void **run_time_cache;int  last_cache_slot;void *reserved[ZEND_MAX_RESERVED_RESOURCES];};