PHP7內核（六）：變數之zval
- 2020 年 4 月 3 日
- 筆記
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實現的呢？我們今天就來學習一下PHP的基本變數。
一、引言
PHP的變數存儲在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、字元串、數組、對象、資源等。zend_value定義了眾多類型的指針，但這些類型並不都是變數的類型，有些是給內核自己使用的，比如指針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; /* 字元串 */ zend_array *arr; /* 數組 */ zend_object *obj; /* 對象 */ zend_resource *res; /* 資源 */ zend_reference *ref; /* 引用 */ zend_ast_ref *ast; /* 抽象語法樹 */ zval *zv; /* zval類型 */ void *ptr; /* 指針類型 */ 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是用來存儲變數的值，所以也應該有地方存儲變數的類型，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、字元串等類型。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) /* 可能包含循環引用的類型 */ #define IS_TYPE_COPYABLE (1<<4) /* 可被複制的類型 */ #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都存儲了哪些內容。
2.3.1、next
用來解決哈希衝突問題，記錄衝突的下一個元素位置。
2.3.2、cache_slot
運行時快取，在執行函數時回去快取中查找，若快取中沒有則到全局function表中查找。
2.3.3、lineno
文件執行的行號，應用在AST節點上。Zend引擎在詞法和語法解析時會把當前執行的文件行號記錄下來，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歷的位置，比如每次執行foreach時fe_pos都會加一，當再次調用foreach進行遍歷時，fe_post會進行重置。
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，會獲取對象的屬性，所以遍歷對象就是在變數對象的屬性。
三、參考文獻
- 《PHP7內核剖析》
- 《PHP7底層設計和源碼實現》
- 深入理解PHP7內核之zval
