php7内核阅读（1）--数据容器zval和zend_value

时间 2019-11-16

标签 php7 php 内核阅读数据容器 zval zend value 栏目 PHP 繁體版

原文原文链接

前言

工做＋实习快一年了，搞php后端开发，一直很迷茫怎么提升本身，就先从php源码开始吧，本人比较菜，本文章写的比较赶时间，因此有什么错误或者漏掉的地方，望各位大神指正，多交流才能成长嘛，嘿嘿。
本文主要是针对php7，php5的话能够移步到庆哥的博客看，还有就是小菜我读的是《php7内核剖析》这本书。
接下来我会使用到xdebug来调试php源码php

本文有参照ohmygirl博客中的部份内容以及代码。html

本文所用环境为windows,php7.0.10node

php7中zval，zend_value的基本结构

php7和php5不一样的地方有不少，zval，zend_value结构就是其中之一git

在php7中

zval定义在zend_types.h中github

在zval这个结构体重包含三个部分 zend_value(存储实际的内容)，u1，u2两个联合体，其中u1主要存储变量相关的一下属性，而u2则是对u1的一些补充，例如当用到数组的时候，会用到u2.next来解决key哈希后出现的hash冲突segmentfault

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* 存储变量的实际内容 */
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,            /* 存储变量的类型 */
                zend_uchar    type_flags,  /* 用于标识变量状态，例如GC方面的管理，经过设置为IS_TYPE_COLLECTABLE 则变量会被收集到GC中回收垃圾的buffer缓存区中 */
                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;  
};

zend_uchar type: 如下为外部使用的变量类型windows

#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

php7中zend_value结构后端

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;                /* long value */
    double            dval;                /* double value */
    zend_refcounted  *counted;          /*用于统计计数用，*/
    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;

这里咱们先解释一下php7的zval，zend_valu中重要的的几个变量数组

zval中：缓存

（1）zend_uchar    type 这个是用来表示当前变量(例如 $a)是什么类型的变量（$a是string类型?仍是int类型?仍是引用类型....）

zend_value中：

（1）zend_refcounted  *counted; 表示引用计数的次数，
何为引用计数？
就是zend_value变量被zval引用的次数，例如咱们$a=“abcs”;$c=$a;$b=$a;此时counted=3,以下图，其中refcount也是实现GC自动内存回收的基础，下面会详细讲解

php7变量的内部实现

php7中对与变量的实现分如下几种方式

(1).对于boolen类型，还有null，undefined，这种没有具体值，只有类型的类型，直接在zval中经过zend_uchar type的类型来判断，无需经过引用计数来实现。

正是由于没有经过应用计数来实现，因此它refcount为0

(2)对于int类型和float类型，由于在zend_value中有zend_long和double来保存数据，以下图，因此，在赋值的时候就不须要再使用引用计数了，在拷贝的直接进行赋值就好了，这样作能够省掉大量引用计数的相关操做

定义一个$a=1,在php内核中zval和zend_value的关系

（3）第三种就是常规的使用引用计数的方式来进行来进行变量的定义。在这些变量的实现中，都是经过指针指向一个具体的数据类型

例如 ：

zend_string  *str;
    struct _zend_string {
        zend_refcounted_h gc;
        zend_ulong        h;                /* hash value */
        size_t            len;
        char              val[1];
    };

$假设我定义一个$a="111";其内部的实现就是，注意这里zend_string中char val[1],主要是由于C语言中字符串是以“0”结尾的，因此在zend_string中$a="111"这个变量值的存储是char val[4]="111"。

php7中赋值

1.普通赋值
前面说到，在php中，定义一个变量$a="444"，其实是生成了一个zval，和一个zend_value,而后zval指向这个zend_value来实现对$a="444"的定义的，而后经过refcount来统计引用的次数。

**因此能够总结出，refcount表示当前有多少个zval指向同一个zend_value**

咱们定义以下：

$a="111";
$b=$a;

固然对于像boole型还有int，double，null变量，他们的直接经过zval保存，不会公用一个zend_value,因此直接使用深拷贝。
至于什么是深拷贝，什么是浅拷贝，最直接的区别就是在于有没有从新生成一个如出一辙的zend_value，详细请参看深拷贝和浅拷贝。
后面的写时赋值（COW copy on write）就会使用到深拷贝。

对于php的赋值，实际上并非全部的类型都是同样的，刚刚也有说到，在php的zval中就有一个专门的字段用于标识当前类型适合哪一种形式的那就是。

zend_uchar    type_flags,

| refcounted | collectable | copyable | immutable
----------------+------------+-------------+----------+----------
simple types    |            |             |          |
string          |      x     |             |     x    |
interned string |            |             |          |
array           |      x     |      x      |     x    |
immutable array |            |             |          |     x
object          |      x     |      x      |          |
resource        |      x     |             |          |
reference       |      x     |             |          |

zend_uchar type_flags这个字段用于标识当前的zval的属于哪一种赋值方式或者处于哪一种状态，主要是用于内存方面的管理具体参见内存管理，

2.引用赋值

php中的引用赋值就是咱们经常使用的引用，例如$a=&$b,这样。

在php7中实现引用的时候，在php中实现引用的时候，会先生成一个zend_reference类型，这个类型中嵌套一个zval，而后这个zval的zend_value会指向以前的以前的那个zval的zend_value，原来的那个zval类型转换成IS_REFERENCE类型，简单来讲**就是将原有的zval类型转换成IS_REFERENCE，并新生成zend_reference类型指向原zend的zend_value。(好jb绕，理了很久)。

struct _zend_reference {
    zend_refcounted_h gc;
    zval              val;
};

例如咱们定义一个$a="1111";$b=&$a;它的变换以下图
$a="111"

$b=&$a;

可能有朋友注意到了，在zend_reference中refcount为2 ，可是在最后的真实的zend_value为refcount为1，这是为何呢，其实很好理解，前面说过，refcount表示有多少个zval指向该zend_value,zend_reference中只有一个zval指向了zend_value。
中间加一层zend_reference这样作其实有不少好处，这样能够保留原有的zend_value类型不变，为深拷贝操做提供拷贝条件，下面咱们举个例子就知道了