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【PHP内核学习】变量和数据类型

程序员文章站 2022-03-14 16:20:20
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|=---------------------=[ PHP内核中的变量和数据类型]=--------------------=|

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|=--------------------------=[ by d4shman ]=-----------------------------=|

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|=-------------------------=[ May 6, 2014 ]=---------------------------=|

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(_____ \| | | (_____ \ /\ / _____) | / )

_____) ) |__ | |_____) ) / \ | / | | / /

| ____/| __)| (_____ ( / /\ \| | | |

| | | | | | | | |__| | \_____| | \ \

|_| |_| |_| |_|______|\______)_| \_) (向phrack致敬!)



0x01 变量的结构和类型

0x02 哈希表--PHP的灵魂

0x03 常量

0x04 参考文献


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0x01 变量的结构和类型

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1.数据类型

1.1静态类型语言(C/Java),编译时确定

1.2动态类型语言(php/python),运行时确定

1.3无类型语言(汇编),操作的底层存储


2.php内核中所有的变量使用同一种数据结构zval来保存,而这个结构同时表示php中各种数据类型,它不仅仅包含变量的值,也包含变量的类型。这就是php弱类型的核心。

php中的8中数据类型:

2.1标量类型: boolean, integer, float, string

2.2复合类型: array, object

2.3特殊类型: resource, null

3.zval结构体(在php源码目录下Zend/zend.h中定义):

struct _zval_struct{

/*Variable information*/

zvalue_value value /*value, 变量的值*/

zend_uint refcount__gc /*reference count, 引用计数器*/

zend_uchar type /*active type, 变量的类型*/

zend_uchar is_ref__gc; /*变量是否被引用*/


4.变量类型:

/*data types */

#define IS_NULL 0

#define IS_LONG 1

#define IS_DOUBLE 2

#define IS_BOOL 3

#define IS_ARRAY 4

#define IS_OBJECT 5

#define IS_STRING 6

#define IS_RESOURCE 7

#define IS_CONSTANT 8

#define IS_CONSTANT_ARRAY 9

#define IS_CALLABLE 10

5.变量的值存储

typedef union _zvalue_value {

long lval; /*long、bool、resource类型*/

double dval ; /*double 类型*/

struct { /*string 类型, len保存了字符串的长度*/

char *val;

int len;

} str;

HashTable *ht; /*数组, 用HashTable实现*/

zend_object_value obj; /*object 类型*/

} zvalue_value;

这里之所以用共同体(union)是因为一个变量只可能有一种类型,符合共同体的特性,如果使用结构体则会浪费内存。

实例:创建一个值为10的整型变量lvar,用php脚本的话很简单,就是:$lvar = 10

而PHP内核中的实现可能就是类似下面这样:

zval lval;

Z_TYPE(lvar) = IS_LONG;

Z_LVAL(lvar) = 10;

/////

0x02 哈希表--PHP的灵魂

/////

1.为什么用哈希表

哈希表通常提供CRUD(Create, Read, Update, Delete)操作,设计合理的哈希表中,这些操作时间复杂度为O(1),这也是它被钟爱的原因。

hash(key) -> index

2.哈希表的实现:结构体 bucket和_hashtable组成了完整的HashTable。

首先看bucket结构体(定义在 Zend/zend_hash.h):

typedef struct bucket {

ulong h; /*hash值*/

uint nKeyLength; /*key的长度*/

void *pData; /*要保存的内存块地址,通常是malloc来的地址*/

void *pDataPtr; /*保存指针数据,不经过malloc的指针,防止产生内存碎片*/

struct bucket *pListNext; /*bucket中具有同一hash值的下一个元素*/

struct bucket *pListLast; /*bucket中具有同一hash值的上一个元素*/

struct bucket *pNext; /*双向链表的下一个元素*/

struct bucket *pLast; /*双向链表的上一个元素*/

const char *arKey; /*保存key*/

} Bucket;

可以看出bucket是一个双向链表,这是为了解决多个key冲突的问题(即算法导论中的链接法)

再看_hashtable结构体:

typedef struct _hashtable {

uint nTableSize; /*bucket数组的大小*/

uint nTableMask;

uint nNumOfElements; /*HashTable中元素的个数*/

ulong nNextFreeElement; /*下一个可用的Bucket位置*/

Bucket *pInternalPointer /*遍历HashTable元素*/

Bucket *pListHead; /*双向链表表头*/

Bucket *pListTail; /*双向链表表尾*/

Bucket **arBuckets; /*Bucket数组*/

} HashTable;

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此处为HashTable的结构图

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3.神奇的数字--33

见我原来的一篇博客:http://blog.csdn.net/wusuopubupt/article/details/11479869

下面是PHP源码中的一段注释:

/*

* DJBX33A (Daniel J. Bernstein, Times 33 with Addition)

*

* This is Daniel J. Bernstein's popular `times 33' hash function as

* posted by him years ago on comp.lang.c. It basically uses a function

* like ``hash(i) = hash(i-1) * 33 + str[i]''. This is one of the best

* known hash functions for strings. Because it is both computed very

* fast and distributes very well.

*

* The magic of number 33, i.e. why it works better than many other

* constants, prime or not, has never been adequately explained by

* anyone. So I try an explanation: if one experimentally tests all

* multipliers between 1 and 256 (as RSE did now) one detects that even

* numbers are not useable at all. The remaining 128 odd numbers

* (except for the number 1) work more or less all equally well. They

* all distribute in an acceptable way and this way fill a hash table

* with an average percent of approx. 86%.

*

* If one compares the Chi^2 values of the variants, the number 33 not

* even has the best value. But the number 33 and a few other equally

* good numbers like 17, 31, 63, 127 and 129 have nevertheless a great

* advantage to the remaining numbers in the large set of possible

* multipliers: their multiply operation can be replaced by a faster

* operation based on just one shift plus either a single addition

* or subtraction operation. And because a hash function has to both

* distribute good _and_ has to be very fast to compute, those few

* numbers should be preferred and seems to be the reason why Daniel J.

* Bernstein also preferred it.

*

*

* -- Ralf S. Engelschall

*/


4.哈希表的操作接口(省略了部分参数)

初始化HashTable:int _zend_hash_init(HashTable *ht, uint nSize, hash_func_t pHashFunction);

添加新hash值: int _zend_hash_add_or_update(HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void *pData)

查找hash: int zend_hash_find(const HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void **pData);



/////

0x03 常量

/////

1.常量的内部结构

typedef struct _zend_constant {

zval value;

int flags; /*常量标记,如 CONST_PERSISTENT | CONST_CS */

char *name;

uint name_len;

int module_number;

} zend_constant;


2.define定义常量的过程

define的实现(定义在Zend/zend_builtin_functions.c),下面是部分核心代码:

ZEND_FUNCTION(define)

{

/* 检查常量名是否存在 */

if (zend_memnstr(name, "::", sizeof("::") - 1, name + name_len)) {

zend_error(E_WARNING, "Class constants cannot be defined or redefined");

RETURN_FALSE;

}

... // 类常量定义 此处不做介绍

c.value = *val;

zval_copy_ctor(&c.value);

if (val_free) {

zval_ptr_dtor(&val_free);

}

c.flags = case_sensitive; /* 大小写敏感 */

c.name = zend_strndup(name, name_len);

c.name_len = name_len+1;

c.module_number = PHP_USER_CONSTANT;

if (zend_register_constant(&c TSRMLS_CC) == SUCCESS) { /*注册常量*/

RETURN_TRUE;

} else {

RETURN_FALSE;

}

}

3.魔术常量

PHP中的魔术常量,虽然叫做常量,但它们的值实际上随它们在代码中的位置而变化的。

__LINE__ 文件中的当前行号。

__FILE__ 文件的完整路径和文件名。如果用在被包含文件中,则返回被包含的文件名。

__DIR__ 文件所在的目录。如果用在被包括文件中,则返回被包括的文件所在的目录。它等价于 dirname(__FILE__)。

__FUNCTION__ 函数名称

__CLASS__ 类的名称。类名包括其被声明的作用区域(例如 Foo\Bar)。

__TRAIT__ Trait 的名字。Trait 名包括其被声明的作用区域(例如 Foo\Bar)。

__METHOD__ 类的方法名

__NAMESPACE__ 当前命名空间的名称(区分大小写)。此常量是在编译时定义的(PHP 5.3.0 新增)。

PHP内核会在词法解析时将这些常量的内容赋值进行替换,而不是在运行时进行分析。 举个例子:

echo __LINE__;

function demo() {

echo __FUNCTION__;

}

demo();

?>

PHP已经在词法解析时将这些常量换成了对应的值,以上的代码可以看成如下的PHP代码:

echo 2;

function demo() {

echo "demo";

}

demo();

?>


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此处涉及编译原理知识,需补充。

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0x04 参考文献

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TIPI: http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-00-variable-and-data-types