PHP源碼分析-變數的引用計數、寫時複製(Reference counting & Copy-on-Wr_PHP教程

PHP文法中有兩種賦值方式：引用賦值、非引用賦值。

$a = 1;

$b = $a; // 非引用賦值

$c = &$b; // 引用賦值

$a = 1;

$b = $a; // 非引用賦值

$c = &$b; // 引用賦值

從表面看，通常會這樣認為：“引用賦值就是兩個變數對應同一個變數(在C中其實就是一個zval),非引用賦值則是直接產生的一個新的變數(zval)，同時將值copy過來”。

這種認為在大部分情況下都是可以想通的。(#1)

但有些情況下則會顯得非常低效，例如：(#2)

function print_arr($arr){//非引用傳遞

print_r($arr);

}

$test_arr = array(

'a' => 'a',

'b' => 'b',

'c' => 'c',

...

);//這裡一個比較大的數組

print_arr($test_arr);//第一次調用print_arr函數執行輸出

print_arr($test_arr);//第二次調用print_arr函數執行輸出

function print_arr($arr){//非引用傳遞

print_r($arr);

}

$test_arr = array(

'a' => 'a',

'b' => 'b',

'c' => 'c',

...

);//這裡一個比較大的數組

print_arr($test_arr);//第一次調用print_arr函數執行輸出

print_arr($test_arr);//第二次調用print_arr函數執行輸出

如果按照上面的理解方式(#1),那麼執行兩次print_arr，並且是非引用的方式，則會產生兩個與$test_arr完全相同的新的變數，那麼將是非常低效的。

實際代碼在運行中，並不會產生兩個新的變數。因為PHP核心中已經協助我們進行了最佳化。

具體如何?的呢？這裡就要講到本文的要點：Reference counting & Copy-on-Write，正是採用引用計數、寫時複製這兩個機製得以最佳化。

在介紹這兩個機制前，先瞭解一個基本知識：PHP中的變數在核心中是如何表示的。

PHP中定義的變數都是以一個zval來表示的，zval的定義在Zend/zend.h中定義：

typedef struct _zval_struct zval;

typedef union _zvalue_value {

long lval; /* long value */

double dval; /* double value */

struct {

char *val;

int len;

} str;

HashTable *ht; /* hash table value */

zend_object_value obj;

} zvalue_value;

struct _zval_struct {

/* Variable information */

zvalue_value value; /* value */

zend_uint refcount;

zend_uchar type; /* active type */

zend_uchar is_ref;

};

typedef struct _zval_struct zval;

typedef union _zvalue_value {

long lval; /* long value */

double dval; /* double value */

struct {

char *val;

int len;

} str;

HashTable *ht; /* hash table value */

zend_object_value obj;

} zvalue_value;

struct _zval_struct {

/* Variable information */

zvalue_value value; /* value */

zend_uint refcount;

zend_uchar type; /* active type */

zend_uchar is_ref;

};

其中，refcount和is_ref就是實現引用計數、寫時複製這兩個機制的基礎。

refcount當前變數儲存引用計數，在zval初始建立的時候就為1。每增加一個引用，則refcount ++。當進行引用分離時，refcount--。

is_ref用於表示一個zval是否是引用狀態。zval初始化的情況下會是0，表示不是引用。

$a;//a:refcount=1,is_ref=0, value=NULL;

$a = 1; //a:refcount=2,is_ref=0, value=1;

$b = $a; //a,b:refcount=3,is_ref=0,value=1;

$c = $a; //a,b,c:refcount=4,is_ref=0,value=1;

$d = &$c; //a,b:refcount=3,is_ref=0,value=1; c,d:refcount=1, is_ref=1, value=1

$a;//a:refcount=1,is_ref=0, value=NULL;

$a = 1; //a:refcount=2,is_ref=0, value=1;

$b = $a; //a,b:refcount=3,is_ref=0,value=1;

$c = $a; //a,b,c:refcount=4,is_ref=0,value=1;

$d = &$c; //a,b:refcount=3,is_ref=0,value=1; c,d:refcount=1, is_ref=1, value=1上面代碼的注釋，表示當執行這一行後，refcount與is_ref的變化.

Copy on Write

Php變數通過引用計數實現變數共用資料，那如果改變其中一個變數值呢？

當試圖寫入一個變數時，Zend若發現該變數指向的zval被多個變數共用，則為其複製一份ref_count為1的zval，並遞減原zval的refcount，這個過程稱為“zval分離”。可見，只有在有寫操作發生時zend才進行拷貝操作，因此也叫copy-on-write(寫時拷貝)

對於引用型變數，其要求和非引用型相反，引用賦值的變數間必須是捆綁的，修改一個變數就修改了所有捆綁變數。

$a=1;

$b=$a;

$a=1;

$b=$a;執行過程中的記憶體結構圖：

$a=1;

$b=&a;

$a=1;

$b=&a;執行過程中的記憶體結構圖：

從上可以看到，無論是引用、非引用，這種直接賦值都不會產生新的變數。

只是當是引用時，is_ref設定為1。當非引用時，is_ref設定為0。

讀寫複製，就是根據is_ref來進行變數分離的。

當is_ref=1時，是引用變數時，執行“引用下的變數分離”

$a = 1;

$b = $a;

$c = &$b;

$a = 1;

$b = $a;

$c = &$b;執行過程中的記憶體結構圖：

當is_ref=0時，是非引用變數時，執行“非引用下的變數分離”

$a = 1;

$b = &$a;

$c = $b;

$a = 1;

$b = &$a;

$c = $b;

執行過程中的記憶體結構圖：

只有真正在需要改變變數的值時，

回頭在看(#2)代碼，可以看到實際上，並沒有產生新的變數，始終是$test_arr的變數在輸出。所以，這也是為什麼很少看到在PHP中使用引用方式傳遞變數，卻仍然不會有效能問題的原因。

摘自 God's blog

http://www.bkjia.com/PHPjc/478512.htmlwww.bkjia.comtruehttp://www.bkjia.com/PHPjc/478512.htmlTechArticlePHP文法中有兩種賦值方式：引用賦值、非引用賦值。 ?php $a = 1; $b = $a; // 非引用賦值 $c = $b; // 引用賦值 ?php $a = 1; $b = $a; // 非引用賦值 $c...

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