深入了解php底层机制

1. getKeyHashValue h;  
2.   
3.           index = n & nTableMask;  
4.   
5.           Bucket *p = arBucket[index];  
6.   
7.           while (p) {  
8.   
9.               if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) {  
10.   
11.                  RETURN p->data;     
12.   
13.                     }  
14.   
15.                p=p->next;  
16.   
17.     }  
18.   
19. RETURN FALTURE;  

从代码可以看出，这是一个常见的hash查询过程并增加一些快速判定加速查找。

• Php索引数组

索引数组就是我们常见的数组，通过下标访问。例如 $arr[0]

Zend HashTable内部进行了归一化处理，对于index类型key同样分配了hash值和nKeyLength(为0)。内部成员变量nNextFreeElement就是当前分配到的最大id，每次push后自动加一。

正是这种归一化处理，php才能够实现关联和非关联的混合

由于push操作的特殊性，索引key在php数组中先后顺序并不是通过下标大小来决定，而是由push的先后决定。

例如 $arr[1] = 2; $arr[2] = 3;

对于double类型的key，Zend HashTable会将他当做索引key处理

7、Php变量

概述

• Php是一门弱类型语言，本身不严格区分变量的类型。

• Php在变量申明的时候不需要指定类型。

• Php在程序运行期间可能进行变量类型的隐示转换。

• 和其他强类型语言一样，程序中也可以进行显示的类型转换。

• Php变量可以分为简单类型(int、string、bool)、集合类型(array resource object)和常量(const)

• 以上所有的变量在底层都是同一种结构 zval

Zval

Zval是zend中另一个非常重要的数据结构，用来标识并实现php变量，其数据结构如下

Zval主要由三部分组成：

1、  type：指定了变量所述的类型（整数、字符串、数组等）

2、  refcount&is_ref：用来实现引用计数(后面具体介绍)

3、  value：核心部分，存储了变量的实际数据

u  zvalue

Zvalue是用来保存一个变量的实际数据。因为要存储多种类型，所以zvalue是一个union，也由此实现了弱类型。

Php变量类型和其实际存储对应关系如下

IS_LONG   -> lvalue

IS_DOUBLE -> dvalue

IS_ARRAY  -> ht

IS_STRING -> str

IS_RESOURCE -> lvalue

u  引用计数

引用计数在内存回收、字符串操作等地方使用非常广泛。Php中的变量就是引用计数的典型应用

Zval的引用计数通过成员变量is_ref和ref_count实现，通过引用计数，多个变量可以共享同一份数据。避免频繁拷贝带来的大量消耗

在进行赋值操作时，zend将变量指向相同的zval同时ref_count++，在unset操作时，对应的ref_count-1。只有ref_count减为0时才会真正执行销毁操作

如果是引用赋值，则zend会修改is_ref为1

u  写时拷贝

Php变量通过引用计数实现变量共享数据，那如果改变其中一个变量值呢？

当试图写入一个变量时，Zend若发现该变量指向的zval被多个变量共享，则为其复制一份ref_count为1的zval，并递减原zval的refcount，这个过程称为“zval分离”。可见，只有在有写操作发生时zend才进行拷贝操作，因此也叫copy-on-write(写时拷贝)

对于引用型变量，其要求和非引用型相反，引用赋值的变量间必须是捆绑的，修改一个变量就修改了所有捆绑变量。

整数、浮点数类型变量

整数、浮点数是php中的基础类型之一，也是一个简单型变量。

对于整数和浮点数，在zvalue中直接存储对应的值。其类型分别是long和double。

从zvalue结构中可以看出，对于整数类型，和c等强类型语言不同，php是不区分int、unsigned int、long、long long等类型的，对它来说，整数只有一种类型也就是long。由此，可以看出，在php里面，整数的取值范围是由编译器位数来决定而不是固定不变的。

对于浮点数，类似整数，它也不区分float和double而是统一只有double一种类型。

• 在php中，如果整数范围越界了怎么办？

这种情况下会自动转换为double类型，这个一定要小心，很多trick都是由此产生。

字符串变量

和整数一样，字符变量也是php中的基础类型和简单型变量

通过zvalue结构可以看出，在php中，字符串是由由指向实际数据的指针和长度结构体组成，这点和c++中的string比较类似。

由于通过一个实际变量表示长度，和c不同，它的字符串可以是2进制数据（包含/0），同时在php中，求字符串长度strlen是O(1)操作。

在新增、修改、追加字符串操作时，php都会重新分配内存生成新的字符串。

最后，出于安全考虑，php在生成一个字符串时末尾仍然会添加/0

• 常见的字符串拼接方式及速度比较

假设有如下4个变量：

$strA=‘123’;  $strB = ‘456’; $intA=123; intB=456;

现在对如下的几种字符串拼接方式做一个比较和说明

1、$res = $strA.$strB和$res = “$strA$strB”

         这种情况下，zend会重新malloc一块内存并进行相应处理，其速度一般

2、$strA = $strA.$strB

         这种是速度最快的，zend会在当前strA基础上直接relloc，避免重复拷贝

3、$res = $intA.$intB

这种速度较慢，因为需要做隐式的格式转换，实际编写程序中也应该注意尽量避免

4、$strA = sprintf (“%s%s”,$strA.$strB);

这会是最慢的一种方式，因为sprintf在php中并不是一个语言结构，本身对于格式识别和处理就需要耗费比较多时间，另外本身机制也是malloc。不过sprintf的方式最具可读性，实际中可以根据具体情况灵活选择。

数组变量

如前所述，Php的数组通过Zend HashTable来天然实现

• foreach操作如何实现？

         对一个数组的foreach就是通过遍历hashtable中的双向链表完成。对于索引数组，通过foreach遍历效率比for高很多，省去了key->value的查找

Count操作直接调用HashTable->NumOfElements，O(1)操作

对于’123’这样的字符串，zend会转换为其整数形式。$arr[‘123’]和$arr[123]是等价的

资源类型变量

         这是php中最复杂的一种变量，也是一种复合型结构。

Php的zval可以表示广泛的数据类型，但是对于自定义的数据类型却很难充分描述。由于没有有效的方式描绘这些复合结构，因此也没有办法对它们使用传统的操作符。要解决这个问题，只需要通过一个本质上任意的标识符（label）引用指针，这种方式被称为资源。

在zval中，对于resource，lval作为指针来使用，直接指向资源所在的地址。

Resource可以是任意的复合结构，我们熟悉的mysqli、fsock、memcached等都是资源。

• 使用资源
• • 注册

对于一个自定义的数据类型，要想将它作为资源。首先需要进行注册，zend会为它分配全局唯一标示

• • 获取一个资源变量

对于资源，zend维护了一个id->实际数据的hash_tale。对于一个resource，在zval中只记录了它的id。fetch的时候通过id在hash_table中找到具体的值返回

• • 资源销毁

资源的数据类型是多种多样的。Zend本身没有办法销毁它。因此需要用户在注册资源的时候提供销毁函数。当unset资源时，zend调用相应的函数完成析构。同时从全局资源表中删除它。

• 持久化资源

资源可以长期驻留，不只是在所有引用它的变量超出作用域之后，甚至是在一个请求结束了并且新的请求产生之后。这些资源称为持久资源，因为它们贯通SAPI的整个生命周期持续存在，除非特意销毁。

很多情况下，持久化资源可以在一定程度上提高性能。比如我们常见的mysql_pconnect ,持久化资源通过pemalloc分配内存，这样在请求结束的时候不会释放。

对zend来说，对两者本身并不区分。

Php变量的作用域

• Php中的局部变量和全局变量是如何实现的？

         对于一个请求，任意时刻php都可以看到两个符号表(symbol_table和active_symbol_table)，其中前者用来维护全局变量。后者是一个指针，指向当前活动的变量符号表，当程序进入到某个函数中时，zend就会为它分配一个符号表x同时将active_symbol_table指向a。通过这样的方式实现全局、局部变量的区分

• 获取变量值

          php的符号表是通过hash_table实现的，对于每个变量都分配唯一标识，获取的时候根据标识从表中找到相应zval返回

• 函数中使用全局变量

         在函数中，我们可以通过显式申明global来使用全局变量。在active_symbol_table中创建symbol_table中同名变量的引用，如果symbol_table中没有同名变量则会先创建

摘自 YoungerChen的专栏