PHP底层原理之：变量及数据结构（上篇）
PHP底层原理之：变量及数据结构（上篇）
在PHP中，变量和数据结构是程序的基础组成部分。了解它们的底层原理，可以帮助我们更高效地编写代码，提升性能，避免常见的坑。
1. PHP变量的基本概念
在PHP中，变量以 $ 符号开头，后面跟着变量名。变量不需要显式声明类型，PHP会根据赋给变量的值自动推断变量的类型，这被称为 动态类型（Dynamically Typed）。
例如：
<?php
$var = 123; // 整数类型
$var = "Hello, world!"; // 字符串类型
?>2.底层实现：
PHP变量的底层实现是通过 ZVAL（Zend Value） 来存储的。每个PHP变量都由一个ZVAL结构体表示，ZVAL中保存了变量的值及其类型信息。
ZVAL结构是PHP中所有变量的统一存储格式，允许PHP引擎快速访问和管理变量。
PHP源码文件：Zend/zend.h
/*
* PHP变量的核心结构体
*/
struct _zval_struct {
zvalue_value value; // 1.存储变量的值（是一个联合体）
zend_uchar type; // 2.存储变量的类型
// IS_LONG：对应PHP---- Int
// IS_DOUBLE：对应PHP---- float
// IS_STRING：对应PHP---- string
// IS_ARRAY：对应PHP---- array
// IS_OBJECT：对应PHP---- object
// IS_NULL：对应PHP---- null
// IS_BOOL：对应PHP---- bool
// IS_RESOUCE：对应PHP---- resouce
zend_uint refcount_gc; // 3.引用计数器，用于管理内存
zend_uchar is_ref_gc; // 4.用于标记这个变量是否是一个引用
};
/**
* 联合体：存储不同类型变量的值
*/
typedef union _zvalue_value {
long lval; // 1.存储 PHP：int
double dval; // 2.存储 PHP：float
struct { // 3.存储 PHP：string
char *val; // 3.1指向实际字符串内容
int len; // 3.2字符串长度
} str;
HashTable *ht; // 4.存储 PHP：array （本质是一个hash表，这里指向这个hash表）
zend_object_value obj; // 5.存储 PHP：obj （zend_object_value是一个结构体，代表php的对象）
zend_ast *ast;
} zvalue_value;struct _zval_struct
_zval_struct ：是 PHP 变量的核心结构体，它结合了值、类型信息以及引用计数，来管理和操作 PHP 中的变量。属性名 含义 默认值 value 是一个联合体，用来存储变量的实际值 type 一个字节变量，用来存储变量的具体类型。 refcount__gc 引用计数器，用来统计变量的引用次数，以便在没有引用的时候进行释放内存，refcount__gc统计了有多少个地方在使用这个变量，如果这个计数变为0，则会释放这个变量的内存。 1 is_ref_gc 用于标记变量是否是一个引用。PHP支持通过& 符来创建一个变量引用。 0 ypedef union _zvalue_value
_zvalue_value ：这个联合体(union)，就是上边_zval_struct 的具体实现，可以存储不同类型的变量值（int,float,string,array,object）。union的特点是，它在同一时间只能存储一种数据类型，这是为了节省内存。属性名 变量类型 解释 lval long 对应PHP的int类型 dval double 对应PHP的float类型 str struct 对应PHP的string类型 *ht HashTable 对应PHP的array类型 obj zend_object_value 对应PHP的object类型 - 上边五种数据类型对应PHP的五种数据类型，PHP一共有8中数据类型，剩下三种：
- null：设置zval->type = IS_NULL，就可以不必设置value的值。
- bool：设置zval->type = IS_BOOL，完后设置zval.value.lval = 1/0。
- resouce：设置zval->type = IS_RESOUCE，完后设置zval.value.lval = 资源打开接口的编号
3.变量的工作机制
当你在 PHP 代码中定义一个变量时，Zend 引擎在后台会创建一个 _zval_struct 结构体来存储该变量。根据变量的类型，值会被存储在 zvalue_value 的不同成员中（例如，如果是整数，会存储在 lval 中；如果是字符串，会存储在 str 中）。type 字段则指示当前变量的类型。
$a = "hello world";
/**
* zend创建一个结构体
*/
_zval_struct: {
value : {
char:"hello world";
len:11;
};
type:IS_STRING;
refcount_gc:1;
}4.变量花名册 （也叫 变量表 或 符号表）
符号表是一张哈希表，里面存储了变量名和变量zval结构体的地址的映射。
$a -> 0x123456（$a对应zval结构体地址）
例如：
<?php
$a = 3;
$b = 3.1415926;
$c = 'hello world';此代码生成了三个结构体，同时全局符号表中，多了三条记录，如下图所示
PHP源码文件：Zend/zend_globals.h
struct _zend_executor_globals {
...
...
HashTable *active_symbol_table; // 活动符号表
HashTable symbol_table; // 全局符号表
HashTable included_files; /* files already included */------
5.变量的传值赋值
思考1：下面代码是否会产生两个结构体？
<?php
$a = 3;
$b = $a;不会，因为是 $b = $a, $b也会指向初始化$a时生成的结构体，两个变量共享一个结构体，并且引用计数器加1，refcount_gc = 2，如下图所示。
思考2：既然两个变量共享一个结构体，那么修改其中一个是否会影响另一个变量。
<?php
$a = 3;
$b = $a;
$b = 5;
echo $a, $b; // 修改$b,此时$a等于多少？不会，当修改$b = 5时，发现refcount_gc > 1，也就是说明除了$b,还有其他变量在和$b共享这个结构体，所以会复制一个$a的副本，给$b使用，并且将原结构体的refcount_gc的值减1，新结构体的refcount_gc = 1，value的值改为5，如下图所示。
6.写时复制cow（cow copy on wriet）
PHP 中，当一个变量被赋值给另一个变量时，PHP 并不会立即复制该变量的内存内容。相反，它会让两个变量共享同一块内存，并在需要修改其中一个变量的内容时，才真正执行内存复制的操作。这个过程被称为“写时复制”。
主要依赖于refcount_gc > 1，共享，和延时复制;
1.写时复制的细节
● 引用计数：每个变量都有一个引用计数（refcount），当多个变量指向同一个值时，引用计数增加。只有当引用计数为 1 且变量被修改时，PHP 才会执行实际的内存复制。
● 延迟复制：写时复制是一种延迟复制技术，只有在数据被修改时才会触发真正的复制操作。这减少了内存分配和复制的开销，尤其是在大量数据传递和赋值的场景下。
2.写时复制的优化效果
写时复制的主要优点是节省内存和提高性能，特别是在以下场景下效果显著：
● 函数传递参数：当一个大数组或字符串作为参数传递给函数时，如果函数不修改这个参数，PHP 不会为这个数组或字符串创建新的副本。
● 赋值操作：当一个变量被赋值给另一个变量时，如果不对其进行修改，PHP 不会复制变量的值，而是让它们共享内存。
当前页面是本站的「Google AMP」版。查看和发表评论请点击：完整版 »