变量的赋值和销毁 · 深入理解PHP内核

在强类型的语言当中，当使用一个变量之前，我们需要先声明这个变量。然而，对于PHP来说，在使用一个变量时，我们不需要声明，也不需要初始化，直接对其赋值就可以使用，这是如何实现的？ ### 变量的声明和赋值[]() 在PHP中没有对常规变量的声明操作，如果要使用一个变量，直接进行赋值操作即可。在赋值操作的同时已经进行声明操作。一个简单的赋值操作： $a = 10; 使用VLD扩展查看其生成的中间代码为 **ASSIGN**。依此，我们找到其执行的函数为 **ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_HANDLER**。（找到这个函数的方法之一：$a为CV，10为CONST，操作为ASSIGN。其他方法可以参见[opcode处理函数查找](#)）CV是PHP在5.1后增加的一个在编译期的缓存。如我们在使用VLD查看上面的PHP代码生成的中间代码时会看到： compiled vars: !0 = $a 这个$a变量就是op_type为IS_CV的变量。 > IS_CV值的设置是在语法解析时进行的。参见Zend/zend_complie.c文件中的zend_do_end_variable_parse函数。在这个函数中，获取这个赋值操作的左值和右值的代码为： zval *value = &opline->op2.u.constant; zval **variable_ptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_W TSRMLS_CC); 由于右值为一个数值，我们可以理解为一个常量，则直接取操作数存储的constant字段，关于这个字段的说明将在后面的虚拟机章节说明。左值是通过 _get_zval_ptr_ptr_cv函数获取zval值。 static zend_always_inline zval **_get_zval_ptr_ptr_cv(const znode *node, const temp_variable *Ts, int type TSRMLS_DC) { zval ***ptr = &CV_OF(node->u.var); if (UNEXPECTED(*ptr == NULL)) { return _get_zval_cv_lookup(ptr, node->u.var, type TSRMLS_CC); } return *ptr; } // 函数中的CV_OF宏定义 #define CV_OF(i) (EG(current_execute_data)->CVs[i]) _get_zval_ptr_ptr_cv函数程序会先判断变量是否存在于EX(CVs)，如果存在则直接返回，否则调用_get_zval_cv_lookup，通过HastTable操作在EG(active_symbol_table)表中查找变量。虽然HashTable的查找操作已经比较快了，但是与原始的数组操作相比还是不在一个数量级。这就是CV类型变量的性能优化点所在。CV以数组的方式缓存变量所在HashTable的值，以取得对变量更快的访问速度。如果变量不在EX(CVs)中，程序会调用_get_zval_cv_lookup。从而最后的调用顺序为：[_get_zval_ptr_ptr_cv] --> [_get_zval_cv_lookup]在_get_zval_cv_lookup函数中关键代码为： zend_hash_quick_find(EG(active_symbol_table), cv->name, cv->name_len+1, cv->hash_value, (void **)ptr) 这是一个HashTable的查找函数，它的作用是从EG(active_symbol_table)中查找名称为cv->name的变量，并将这个值赋值给ptr。最后，这个在符号表中找到的值将传递给ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_HANDLER函数的variable_ptr_ptr变量。以上是获取左值和右值的过程，在这步操作后将执行赋值操作的核心操作--赋值。赋值操作是通过调用zend_assign_to_variable函数实现。在zend_assign_to_variable函数中，赋值操作分为好几种情况来处理，在程序中就是以几层的if语句体现。 #### 情况一：赋值的左值存在引用（即zval变量中is_ref__gc字段不为0），并且左值不等于右值[]() 这种情形描述起来比较抽象，如下面的示例： $a = 10; $b = &$a; xdebug_debug_zval('a'); $a = 20; xdebug_debug_zval('a'); 试想，如果我们来做这个**$b = &$a;**的底层实现，我们可能会这样做： - 判断左值是不是已经被引用过了; - 左值已经被引用，则不改变左值的引用计数，将右值赋与左值; 事实上，ZE也是用同样的方法来实现，其代码如下： if (PZVAL_IS_REF(variable_ptr)) { if (variable_ptr!=value) { zend_uint refcount = Z_REFCOUNT_P(variable_ptr); garbage = *variable_ptr; *variable_ptr = *value; Z_SET_REFCOUNT_P(variable_ptr, refcount); Z_SET_ISREF_P(variable_ptr); if (!is_tmp_var) { zendi_zval_copy_ctor(*variable_ptr); } zendi_zval_dtor(garbage); return variable_ptr; } } PZVAL_IS_REF(variable_ptr)判断is_ref__gc字段是否为0。在左值不等于右值的情况下执行操作。所有指向这个zval容器的变量的值都变成了*value。并且引用计数的值不变。下面是这种情况的一个示例：上面的例子的输出结果： a: (refcount=2, is_ref=1),int 10 a: (refcount=2, is_ref=1),int 20 #### 情况二：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为1，左值等于右值[]() 在这种情况下，应该是什么都不会发生吗？看一个示例： $a = 10; $a = $a; 看上去真的像是什么都没有发生，左值的引用计数还是1，值仍是10 。然而在这个赋值过程中，$a的引用计数经历了一次加一和一次减一的操作。如以下代码： if (Z_DELREF_P(variable_ptr)==0) { // 引用计数减一操作 if (!is_tmp_var) { if (variable_ptr==value) { Z_ADDREF_P(variable_ptr); // 引用计数加一操作 } ...//省略 #### 情况三：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为1，右值存在引用[]() 用一个PHP的示例来描述一下这种情况： $a = 10; $b = &$a; $c = $a; 这里的**$c = $a;**的操作就是我们所示的第三种情况。对于这种情况，ZEND内核直接创建一个新的zval容器，左值的值为右值，并且左值的引用计数为1。也就是说，这种情形$c不会与$a指向同一个zval。其内核实现代码如下： garbage = *variable_ptr; *variable_ptr = *value; INIT_PZVAL(variable_ptr); // 初始化一个新的zval变量容器 zval_copy_ctor(variable_ptr); zendi_zval_dtor(garbage); return variable_ptr; > 在这个例子中，若将 **$c = $a;** 换成 **$c = &$a;**，$a，$b和$c三个变量的引用计数会发生什么变化？将 **$b = &$a**; 换成 **$b = $a;** 呢？大家可以将答案回复在下面：） #### 情况四：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为1，右值不存在引用[]() 这种情形如下面的例子： $a = 10; $c = $a; 这时，右值的引用计数加上，一般情况下，会对左值进行垃圾收集操作，将其移入垃圾缓冲池。垃圾缓冲池的功能是在PHP5.3后才有的。在PHP内核中的代码体现为： Z_ADDREF_P(value); // 引用计数加1 *variable_ptr_ptr = value; if (variable_ptr != &EG(uninitialized_zval)) { GC_REMOVE_ZVAL_FROM_BUFFER(variable_ptr); // 调用垃圾收集机制 zval_dtor(variable_ptr); efree(variable_ptr); // 释放变量内存空间 } return value; #### 情况五：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为大于0，右值存在引用，并且引用计数大于0[]() 一个演示这种情况的PHP示例： $a = 10; $b = $a; $va = 20; $vb = &$va; $a = $va; 最后一个操作就是我们的情况五。使用xdebug看引用计数发现，最终$a变量的引用计数为1，$va变量的引用计数为2，并且$va存在引用。从源码层分析这个原因： ALLOC_ZVAL(variable_ptr); // 分配新的zval容器 *variable_ptr_ptr = variable_ptr; *variable_ptr = *value; zval_copy_ctor(variable_ptr); Z_SET_REFCOUNT_P(variable_ptr, 1); // 设置引用计数为1 从代码可以看出是新分配了一个zval容器，并设置了引用计数为1，印证了我们之前的例子$a变量的结果。除上述五种情况之外，**zend_assign_to_variable**函数还对全部的临时变量做了处理。变量赋值的各种操作全部由此函数完成。 ### 变量的销毁[]() 在PHP中销毁变量最常用的方法是使用unset函数。unset函数并不是一个真正意义上的函数，它是一种语言结构。在使用此函数时，它会根据变量的不同触发不同的操作。一个简洁的例子： $a = 10; [unset](http://www.php.net/unset)($a); 使用VLD扩展查看其生成的中间代码： compiled vars: !0 = $a line # * op fetch ext return operands --------------------------------------------------------------------------------- 2 0 > EXT_STMT 1 ASSIGN !0, 10 3 2 EXT_STMT 3 UNSET_VAR !0 4 > RETURN 1 去掉关于赋值的中间代码，得到unset函数生成的中间代码为 **UNSET_VAR**，由于我们unset的是一个变量，在Zend/zend_vm_execute.h文件中查找到其最终调用的执行中间代码的函数为： **ZEND_UNSET_VAR_SPEC_CV_HANDLER**关键代码代码如下： target_symbol_table = zend_get_target_symbol_table(opline, EX(Ts), BP_VAR_IS, varname TSRMLS_CC); if (zend_hash_quick_del(target_symbol_table, varname->value.str.val, varname->value.str.len+1, hash_value) == SUCCESS) { // 删除HashTable元素 zend_execute_data *ex = execute_data; do { int i; if (ex->op_array) { for (i = 0; i < ex->op_array->last_var; i++) { if (ex->op_array->vars[i].hash_value == hash_value && ex->op_array->vars[i].name_len == varname->value.str.len && !memcmp(ex->op_array->vars[i].name, varname->value.str.val, varname->value.str.len)) { ex->CVs[i] = NULL; // 置空EX(CVs) break; } } } ex = ex->prev_execute_data; } while (ex && ex->symbol_table == target_symbol_table); } 程序会先获取目标符号表，这个符号表是一个HashTable，然后将我们需要unset掉的变量从这个HashTable中删除。如果对HashTable的元素删除操作成功，程序还会对EX(CVs)内存储的值进行清空操作。以缓存机制来解释，在删除原始数据后，程序也会删除相对应的缓存内容，以免用户获取到脏数据。 > 变量的销毁还涉及到垃圾回收机制（GC），请参见相关第六章内容关于HashTable的操作请参考 [<< 哈希表(HashTable) >>](#)。