PHP5底层原理之变量

变量结构

zval 结构体

PHP 所有类型的变量在底层都会以 zval 结构体的形式实现 (源码文件Zend/zend.h)

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grep -rin --color --include=*.h --include=*.c _zval_struct *

struct _zval_struct {
    /* Variable information */
    zvalue_value value;     /* 变量value值 */
    zend_uint refcount__gc; /* 引用计数内存中使用次数，为0删除该变量 */
    zend_uchar type;    /* 变量类型 */
    zend_uchar is_ref__gc; /* 区分是否是引用变量，是引用为1，否则为0 */
};

注：上面zval结构体是 php5.3 版本之后的结构，php5.3 之前因为没有引入新的垃圾回收机制，即 GC，所以命名也没有_gc；而 php7 版本之后由于性能问题所以改写了 zval 结构，这里不再表述

zval 组成

上面结构体内容可以看出每一个 PHP 变量都会由 变量类型、value值、引用计数次数和是否是引用变量 四部分组成

• type 变量类型

  type 的值为以下常量：
  IS_NULL, IS_BOOL, IS_LONG, IS_DOUBLE, IS_STRING, IS_ARRAY, IS_OBJECT, IS_RESOURCE

• value 值

  因为要存储多种类型，所以 value 是一个 union，也由此实现了弱类型

  typedef union _zvalue_value {
     long lval;             /* long value */
     double dval;            /* double value */
     struct {
        char *val;
        int len;
     } str;
     HashTable *ht;          /* hash table value */
     zend_object_value obj;
  } zvalue_value;
  

• refcount__gc 引用计数次数

• is_ref__gc 是否是引用变量

变量类型

看到这里，可能会有小伙伴们问我，PHP 不是有 8 种数据类型吗？但是为什么对应的 zval 的 value 值只有 5 种？

原因是这样的，PHP 出于对内存节省的考虑，所以对于一些变量类型做了复用，并没有一一对应去定义每个变量类型

下面我们看一下 zval 的每个 value 值所对应的变量类型

zval.value.lval => 整型、布尔型、资源
zval.value.dval => 浮点型
zval.value.str  => 字符串
zval.value.*ht  => 数组
zval.value.obj  => 对象

看到这里大家可能会比较奇怪，「布尔型」和「资源」是怎么对应到 zval.value 的 lval 上的呢？还有，NULL呢？

布尔型
就像我们会将 true 和 false 映射成 0 和 1 进行数据库存储一样，PHP 也是这么做的。所以 PHP 发现 zval 的type 值是「布尔型」时，会将「布尔型」转成 0 或 1 存储在 zval.value 的 lval 中

zval.type = IS_BOOL
zval.value.lval = 1/0

资源
「资源」对于 PHP 来说属于一个比较特殊的变量，而 PHP 会将每个「资源」对应的「资源标识编号」存储在 zval.value 的 lval 中。常见的资源有：文件句柄、数据库句柄等

zval.type = IS_RESOURCE
zval.value.lval = 资源标识编号

NULL
对于 NULL 来说，就更好理解了，因为本身通过 zval 的 type 值即可区分，所以并没有将 NULL 值存储在 zval 的 value 中

zval.type = IS_NULL

变量生成

PHP 作为一门动态语言，没有先声明变量后赋值的习惯，所以都是拿来一个常量变量直接就进行了赋值，那么是如何实现的呢？

举例：

$name = "new string";

变量容器生成

其实每次变量被常量赋值时，都会对应生成一个变量容器。刚才的例子会生成一个变量容器，容器的 type 是字符串类型，而 value 值则是『new string』，且此时该变量容器的 ref_count 会加 1

变量名和变量容器关联

而变量 name 是如何与变量容器关联起来的呢？其实也是使用了 PHP 的一个内部机制，即 哈希表。每个变量的变量名 和指向 zval 结构的 指针 被 存储 在 哈希表 内，以此实现了变量名到变量容器的映射。

以变量被赋值为常量为例

当变量被重新引用后，指向 zval 结构体的指针也就发生了变化，而之前指向的 zval 结构体由于没有被引用了，所以 refcount 清零。

变量作用域

上面我们提到了「变量名」和「变量容器」映射的概念。对于 PHP 来说，变量有 全局变量 和 局部变量 之分；那么，他们都是存储到一个 哈希表 内了么？

其实不是的，变量存储也有作用域的概念。

全局变量 被存储到了 全局符号表 内，而 局部变量 也就是指函数或对象内的变量，则被存储到了 活动符号表 内（每个函数或对象都单独维护了自己的活动符号表。活动符号表的生命周期，从函数或对象被调用时开始，到调用完成时结束）

变量销毁

变量销毁，分为以下几种情况：
1、手动销毁
2、垃圾回收机制销毁（引用计数清0销毁和根缓冲区满后销毁）

我们这次主要讲一下手动销毁，即 unset，每次销毁时都会将符号表内的 变量名 和它指向的 **变量容器 zval ** 进行销毁，并将对应的内存归还到 PHP 所维护的内存池内（按内存大小划分到对应内存列表中）

而对于垃圾回收机制的销毁，请看下篇文章php5底层原理之垃圾回收机制

参考资料：

PHP底层原理分析（一）：PHP变量的底层实现

php底层原理之变量（一）