php 复制数组_【深入 PHP】PHP7 的基本变量

PHP的变量虽然看起来简单，但它的底层实现却相当精巧。今天我们就从基础结构开始，一步步拆解PHP变量的实现原理。

变量的基础结构

我们都知道PHP的变量是弱类型的，声明的时候无需指定类型。那么这里面具体是怎么实现的呢？这就得从变量的基础结构说起了。

zval的实现

在源码文件 zend_type.h 中，可以看到 zval 的定义：

typedef struct _zval_struct zval;

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)  /* 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;
};

zval 的结构由一个保存变量类型的值或指针的 union 联合体 zend_value 以及两个 union 联合体 u1 和 u2 组成。

u1 的作用是保存变量类型及其信息，里面的字段用处如下：

• type：记录变量类型，可通过 u2.v.type 访问。
• type_flags：对应变量特有类型的标记（如常量类型、需引用计数类型、不可变类型），不同类型的变量对应的 flag 不一样。
• const_flags：常量类型的标记。
• reserved：保留字段。

u2 主要是辅助作用。由于结构体的内存对齐，u2 这块空间有或没有都已经占据空间了，所以干脆利用起来。u2 的辅助字段记录了很多类型信息，这些信息对内部功能有很大好处——要么提升缓存友好性，要么减少内存寻址操作。这里介绍其中部分字段：

• next：用来解决哈希冲突问题，记录冲突的下一个元素位置。
• cache_slot：运行时缓存。执行函数时会优先去缓存中查找，若缓存中没有，再去全局的 function 表中查找。
• num_args：函数调用时传入参数的个数。
• access_flags：对象类的访问标识，如 public、protected、private 这些。

zend_value

typedef union _zend_value {
    zend_long lval;              /* 整型 */
    double dval;                 /* 浮点型 */
    zend_refcounted *counted;
    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;

从 zend_value 中可以看出，long、double 类型直接存储值，而其它类型都是指针，指向各自的结构。所以，正是由于 zval 这样的结构，PHP 变量在声明时不用显式指定类型——因为不管你赋给变量什么类型的值，它都能帮你找到对应的存储结构。

以值为字符串的变量为例，其结构是这样的：

PHP5 与 PHP7 的 zval 结构对比

PHP5

PHP7

可以看到，PHP7 的 zval 总共只占 16 个字节，相比 PHP5 的 48 个字节，节省了很大的内存。此外，在 PHP5 中，所有变量都在堆中申请，但对于临时变量来说，没有必要在堆中申请。所以 PHP7 对此做了优化——临时变量直接在栈中申请。

常见变量类型

下面介绍几个常见类型的变量结构，其他更多的类型可以自行查看源码。

整型和浮点型

整型和浮点型占用空间小，在 zval 中是直接存储的——整型值存在 lval 里，浮点型值存储在 dval 里。

typedef union _zend_value {
    zend_long lval;   /* 整型 */
    double dval;      /* 浮点型 */
    ...
}

字符串

PHP 7 中定义了新的字符串结构体：

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

各字段含义：

• gc：变量引用信息，所有用到引用计数的变量类型都会有这个结构。
• h：哈希值，数组中计算索引时会用到（据说这个操作给 PHP7 提高了 5% 的性能）。
• len：字符串长度，通过这个值保证二进制安全。
• val：字符串内容，变长 struct，分配时按 len 长度申请内存。

数组

array 是 PHP 中非常强大的一个数据结构，它的底层实现就是普通的有序 HashTable，这里简单看下它的结构，后续再具体深入。

typedef struct _zend_array HashTable;

struct _zend_array {
    zend_refcounted_h gc;
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar flags,
                zend_uchar nApplyCount,
                zend_uchar nIteratorsCount,
                zend_uchar consistency)
            } v;
            uint32_t flags;
    } u;
    uint32_t nTableMask;
    Bucket *arData;
    uint32_t nNumUsed;
    uint32_t nNumOfElements;
    uint32_t nTableSize;
    uint32_t nInternalPointer;
    zend_long nNextFreeElement;
    dtor_func_t pDestructor;
};

对象

PHP7 的对象结构也重新设计了，和 PHP5 的实现有了很大不同。

struct _zend_object {
    zend_refcounted_h gc;
    uint32_t handle;
    zend_class_entry *ce;
    const zend_object_handlers *handlers;
    HashTable *properties;
    zval properties_table[1];
};

几个重要字段：

• gc：gc 头部。
• *ce：对象对应的 class 类。
• *properties：HashTable 结构，key 为对象的属性名，value 是属性值在 properties_table 数组中的偏移量，通过偏移量找到对应的属性值。
• properties_table[1]：存储对象的属性值。