php7内核阅读（1）--数据容器zval和zend_value

摘要：本文主要是针对，的话可以移步到庆哥的博客看，还有就是小菜我读的是内核剖析这本书。接下来我会使用到来调试源码本文有参照博客中的部分内容以及代码。

工作＋实习快一年了，搞php后端开发，一直很迷茫怎么提高自己，就先从php源码开始吧，本人比较菜，本文章写的比较赶时间，所以有什么错误或者漏掉的地方，望各位大神指正，多交流才能成长嘛，嘿嘿。
本文主要是针对php7，php5的话可以移步到庆哥的博客看，还有就是小菜我读的是《php7内核剖析》这本书。
接下来我会使用到xdebug来调试php源码

本文有参照ohmygirl博客中的部分内容以及代码。

本文所用环境为windows,php7.0.10

php7和php5不同的地方有很多，zval，zend_value结构就是其中之一

在php7中

zval定义在zend_types.h中

在zval这个结构体重包含三个部分 zend_value(存储实际的内容)，u1，u2两个联合体，其中u1主要存储变量相关的一下属性，而u2则是对u1的一些补充，例如当用到数组的时候，会用到u2.next来解决key哈希后出现的hash冲突

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* 存储变量的实际内容 */
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,            /* 存储变量的类型 */
                zend_uchar    type_flags,  /* 用于标识变量状态，例如GC方面的管理，通过设置为IS_TYPE_COLLECTABLE 则变量会被收集到GC中回收垃圾的buffer缓存区中 */
                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;  
};

zend_uchar type: 以下为外部使用的变量类型

#define IS_UNDEF                    0
#define IS_NULL                        1
#define IS_FALSE                    2
#define IS_TRUE                        3
#define IS_LONG                        4
#define IS_DOUBLE                    5
#define IS_STRING                    6
#define IS_ARRAY                    7
#define IS_OBJECT                    8
#define IS_RESOURCE                    9
#define IS_REFERENCE                10

php7中zend_value结构

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;                /* long value */
    double            dval;                /* double value */
    zend_refcounted  *counted;          /*用于统计计数用，*/
    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;

这里我们先解释一下php7的zval，zend_valu中重要的的几个变量

zval中：

（1）zend_uchar    type 这个是用来表示当前变量(例如 $a)是什么类型的变量（$a是string类型?还是int类型?还是引用类型....）

zend_value中：

（1）zend_refcounted  *counted; 表示引用计数的次数，
何为引用计数？
就是zend_value变量被zval引用的次数，例如我们$a=“abcs”;$c=$a;$b=$a;此时counted=3,如下图，其中refcount也是实现GC自动内存回收的基础，下面会详细讲解

php7中对与变量的实现分以下几种方式

(1).对于boolen类型，还有null，undefined，这种没有具体值，只有类型的类型，直接在zval中通过zend_uchar type的类型来判断，无需通过引用计数来实现。

正是因为没有通过应用计数来实现，所以它refcount为0

(2)对于int类型和float类型，因为在zend_value中有zend_long和double来保存数据，如下图，所以，在赋值的时候就不需要再使用引用计数了，在拷贝的直接进行赋值就行了，这样做可以省掉大量引用计数的相关操作

定义一个$a=1,在php内核中zval和zend_value的关系

（3）第三种就是常规的使用引用计数的方式来进行来进行变量的定义。在这些变量的实现中，都是通过指针指向一个具体的数据类型

例如 ：

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

$假设我定义一个$a="111";其内部的实现就是，注意这里zend_string中char val[1],主要是因为C语言中字符串是以“0”结尾的，所以在zend_string中$a="111"这个变量值的存储是char val[4]="111"。

1.普通赋值
前面说到，在php中，定义一个变量$a="444"，实际上是生成了一个zval，和一个zend_value,然后zval指向这个zend_value来实现对$a="444"的定义的，然后通过refcount来统计引用的次数。

**所以可以总结出，refcount表示当前有多少个zval指向同一个zend_value**

我们定义如下：

$a="111";
$b=$a;

当然对于像boole型还有int，double，null变量，他们的直接通过zval保存，不会公用一个zend_value,所以直接使用深拷贝。
至于什么是深拷贝，什么是浅拷贝，最直接的区别就是在于有没有重新生成一个一模一样的zend_value，详细请参看深拷贝和浅拷贝。
后面的写时赋值（COW copy on write）就会使用到深拷贝。

对于php的赋值，实际上并不是所有的类型都是一样的，刚刚也有说到，在php的zval中就有一个专门的字段用于标识当前类型适合哪种形式的那就是。

    zend_uchar    type_flags,

                | refcounted | collectable | copyable | immutable
----------------+------------+-------------+----------+----------
simple types    |            |             |          |
string          |      x     |             |     x    |
interned string |            |             |          |
array           |      x     |      x      |     x    |
immutable array |            |             |          |     x
object          |      x     |      x      |          |
resource        |      x     |             |          |
reference       |      x     |             |          |

zend_uchar type_flags这个字段用于标识当前的zval的属于哪种赋值方式或者处于哪种状态，主要是用于内存方面的管理具体参见内存管理，

2.引用赋值

php中的引用赋值就是我们常用的引用，例如$a=&$b,这样。

在php7中实现引用的时候，在php中实现引用的时候，会先生成一个zend_reference类型，这个类型中嵌套一个zval，然后这个zval的zend_value会指向之前的之前的那个zval的zend_value，原来的那个zval类型转换成IS_REFERENCE类型，简单来说**就是将原有的zval类型转换成IS_REFERENCE，并新生成zend_reference类型指向原zend的zend_value。(好jb绕，理了好久)。

struct _zend_reference {
    zend_refcounted_h gc;
    zval              val;
};

例如我们定义一个$a="1111";$b=&$a;它的变换如下图
$a="111"

$b=&$a;

可能有朋友注意到了，在zend_reference中refcount为2 ，但是在最后的真实的zend_value为refcount为1，这是为什么呢，其实很好理解，前面说过，refcount表示有多少个zval指向该zend_value,zend_reference中只有一个zval指向了zend_value。
中间加一层zend_reference这样做其实有很多好处，这样可以保留原有的zend_value类型不变，为深拷贝操作提供拷贝条件，下面我们举个例子就知道了

是不是一目了然，只能说开发内核的那些神牛太牛逼了。。。。。。。

当然关于php中值传递不仅仅那么简单，还有很多很复杂的东西，小菜我也是才看没多久，望各位大牛勿喷

写时复制是一种很重要的优化手段，这里涉及到深拷贝和浅拷贝的知识，请移步。

关于深拷贝，刚刚上面的这个例子就是很好的说明

所谓深拷贝就是将原有的数据拷贝一份放到独立分配一个地址空间。
而写时赋值就是对深拷贝的一种优化吧，意思是只有当发生写操作的时候才进行深拷贝

举个例子：

$a="3333";
$b=$a;

$b.="444";

$a="3333";
$b=$a;
这个操作会使两个zval指向同一个zend_value
这里并没有触发COW，执行深拷贝

当$b.="444";发生了写操作的时候，触发COW，执行深拷贝，拷贝了完全一样的一份zend_value,$b所在的zval由原来的和$a所在的zval共同指向之前的zend_value, 转换成指向拷贝出的新的zend_value

如果不进行深拷贝的话，那么当执行$b.="444";后，$a也会等于“3333444”

当然不是所有的zend_value类型都可以进行复制，这个请参见我之前的那个zend_uchar type_flags表

**文章中可能有些不足的地方，恳求指正。
本来打算再写写GC回收的原理的，但是现在已经2点多了，23333333.明天还要继续打码呢。。。。。。。不好意思**

下一篇准备写一下php中的数组的实现；

lift needs art,i need girl

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可能有遗漏的参考博客，望博主见谅