变量改变时PHP内核做了些什么?
变量改变时PHP内核做了些什么?
看下面的内容之前先对zval这个结构体做个了解
- typedef struct _zval_struct {
- zvalue_value value;
- zend_uint refcount;
- zend_uchar type;
- zend_uchar is_ref;
- } zval;
zval结构体*有4个元素,value是一个联合体,用来真正的存储zval的值,refcount用来计数该zval被多少个变量使用,type表示zval所存储的数据类型,is_ref用来标志该zval是否被引用。
引用计数
- $a = 'Hello World';
- $b = $a;
- unset($a);
- >
我们一起来剖析下上面这段代码:
-
$a = 'Hello World';
首先这句代码被执行,内核创建一个变量,并分配12字节的内存去存储字符串'Hello World'和末尾的NULL。 -
$b = $a;
接着执行这句代码,执行这句的时候内核里面发生了什么呢?-
对
$a
所指向的zval中的refcount进行加1操作。 -
将变量
$b
指向$a
所指向的zval。
在内核中大概是这样的,其中active_symbol_table
是当前的变量符号表- {
- zval *helloval;
- MAKE_STD_ZVAL(helloval);
- ZVAL_STRING(helloval, "Hello World", 1);
- zend_hash_add(EG(active_symbol_table), "a", sizeof("a"),
- &helloval, sizeof(zval*), NULL);
- ZVAL_ADDREF(helloval);
- zend_hash_add(EG(active_symbol_table), "b", sizeof("b"),
- &helloval, sizeof(zval*), NULL);
- }
-
-
unset($a);
这句代码执行后,内核会将a对应的zval结构体中的refcount计数减一, b还和原来一样
写时复制
- $a = 1;
- $b = $a;
- $b += 5;
- ?>
上面这段代码执行完之后,一般肯定希望$a=1,$b=6
,但是如果像引用计数那样,$a
和$b
指向相同的zval,修改$b
之后$a
不是也变了?
这个具体是怎么实现的呢,我们一起来看下:
-
$a = 1;
内核创建一个zval,并分配4个字节存储数字1。 -
$b = $a;
这一步和引用计数中的第二步一样,将$b
指向和$a
相同的zval,并将zval中的引用计数值refcount加1。 -
$b += 5;
关键是这一步,这一步骤发生了什么呢,怎么确保修改之后不影响$a
。-
其实Zend内核在改变zval之前都会去进行
get_var_and_separete
操作,如果recfount>1,就需要分离就创建新的zval返回,否则直接返回变量所指向的zval,下面看看如何分离产生新的zval。 -
复制一个和
$b
所指向zval一样的zval。 -
将
$b
所指向的zval中的refcount计数减1。 -
初始化生成的新zval,设置refcount=1,is_ref=0。
-
让
$b
指向新生成的zval。 -
对新生成的zval进行操作,这就是写时复制。
下面看看内核中分离时的主要代码:- zval *get_var_and_separate(char *varname, int varname_len TSRMLS_DC)
- {
- zval **varval, *varcopy;
- if (zend_hash_find(EG(active_symbol_table),
- varname, varname_len + 1, (void**)&varval) == FAILURE) {
- /* Variable doesn't actually exist fail out */
- return NULL;
- }
- if ((*varval)->is_ref || (*varval)->refcount
- /* varname is the only actual reference,
- * or it's a full reference to other variables
- * either way: no separating to be done
- */
- return *varval;
- }
- /* Otherwise, make a copy of the zval* value */
- MAKE_STD_ZVAL(varcopy);
- varcopy = *varval;
- /* Duplicate any allocated structures within the zval* */
- zval_copy_ctor(varcopy);
- /* Remove the old version of varname
- * This will decrease the refcount of varval in the process
- */
- zend_hash_del(EG(active_symbol_table), varname, varname_len + 1);
- /* Initialize the reference count of the
- * newly created value and attach it to
- * the varname variable
- */
- varcopy->refcount = 1;
- varcopy->is_ref = 0;
- zend_hash_add(EG(active_symbol_table), varname, varname_len + 1,
- &varcopy, sizeof(zval*), NULL);
- /* Return the new zval* */
- return varcopy;
- }
-
写时改变
- $a = 1;
- $b = &$a;
- $b += 5;
- ?>
上面这段代码执行完之后一般希望是:$a == $b == 1
。这个又是怎么实现的呢?
-
$a = 1;
这一步骤和写时复制中的第一步一样。 -
$b = &$a;
这一步骤内核会将$b
指向$a
所指向的zval,将zval中的refcount加1,并将zval中的is_ref置为1。 -
$b += 5;
这一步骤和写时复制中的第三步骤一样,但是内核中发生的事情却不一样。-
内核看到
$b
进行变化的时候,也会执行get_var_and_separate函数,看是否需要分离。 -
如果
(*varval)->is_ref
的话也会直接返回$b
所指向的zval,不去分离产生新的zval,不管zval的refcount是否>1。 -
这时候再去修改
$b
值,$a
的值也就改变了,因为他们指向相同的zval。
-
分离的问题
说道现在聪明的你可能已经看出点问题了,如果一个zval结构体既有refcount计数又有is_ref引用这个时候怎么办?
- $a = 1;
- $b = $a;
- $c = &$a;
- ?>
如果出现上面这种情况的时候,如果$a、$b、$c
指向同一个zval结构体,进行改变的时候Zend到底去听谁的?其实这个地方不会指向同一个zval了。
如果对一个is_ref = 0 && refcount >1
的zval进行写时改变这种赋值形式(就是引用赋值)的时候,Zend会将等号右边的变量分离出来一个新的zval,
对这个zval进行初始化,对之前的zval的refcount进行减1操作,让等号左边的变量指向这个新的zval,refcount进行加1操作,is_ref=1。看看下面这张图片
- $a = 1;
- $b = &$a;
- $c = $a;
- ?>
上面这又是另外一种情况,在is_ref = 1
的情况下,试图单纯的进行refcount+1操作的时候会分离出来一个新的zval给等号左边的变量,并初始化他,看看下面这张图片
参考文献
1.《Extending and Embedding PHP》- Chaper 3 - Memory Management.