PHP7内核（七）：常见变量类型的基本结构

上篇文章讲述了变量的存储结构zval，今天我们就来学习一下几个常见变量类型的基本结构。

一、类型一览

zval中的u1.v.type用来存储变量的类型，而zval.value存储的是不同类型对应的值，所以type决定value取值的地方，以下是PHP7所定义的所有类型。

#define IS_UNDEF		0   /* 标记未使用类型 */
#define IS_NULL			1   /* NULL */
#define IS_FALSE		2   /* 布尔类型false */
#define IS_TRUE			3   /* 布尔类型true */
#define IS_LONG			4   /* 长整型 */
#define IS_DOUBLE		5   /* 浮点型 */
#define IS_STRING		6   /* 字符串 */
#define IS_ARRAY		7   /* 数组 */
#define IS_OBJECT		8   /* 对象 */
#define IS_RESOURCE		9   /* 资源 */
#define IS_REFERENCE	10  /* 引用 */

/* 常量相关类型 */
#define IS_CONSTANT		11  /* 常量 */
#define IS_CONSTANT_AST	12  /* 常量抽象语法树 */

/* 伪类型 */
#define _IS_BOOL		13
#define IS_CALLABLE		14

/* 内部类型 */
#define IS_INDIRECT     15  /* 间接类型 */
#define IS_PTR			17  /* 指针类型 */

• IS_UNDEF：标记未定义，表示数据可以被覆盖或删除。
• IS_TRUE/IS_FALSE：本来在PHP5中统一用IS_BOOL来代替，这里分成两个可以避免一次类型的检查。
• IS_REFERRENCE：引用类型，用于处理PHP脚本中的符号&。
• IS_PTR：用来解析value.ptr，通常用在函数类型上，比如声明一个函数或方法。
• IS_INDIRECT：用于解决在全局符号表访问CV变量的问题。

二、不同类型的结构

刚才聊到zval.u1.v.type决定了zval.value，下面来看一下zend_value结构体的定义。

typedef union _zend_value {
	zend_long         lval;				/* 整型 */
	double            dval;				/* 浮点型 */
	zend_refcounted  *counted;          /* 引用计数 */
	zend_string      *str;              /* 字符串 */
	zend_array       *arr;              /* 数组 */
	zend_object      *obj;              /* 对象 */
	zend_resource    *res;              /* 资源 */
	zend_reference   *ref;              /* 引用 */
	zend_ast_ref     *ast;              /* 抽象语法树 */
	zval             *zv;               /* zval类型 */
	void             *ptr;              /* 指针类型 */
	zend_class_entry *ce;               /* class类型 */
	zend_function    *func;             /* function类型 */
	struct {
		uint32_t w1;
		uint32_t w2;
	} ww;
} zend_value;

基本可以看出该结构体的变量和上文定义的类型是一一对应的，我们抽取几个常用的类型讲述一下。

2.1、字符串

字符串str对应的结构体是zend_string，它有四个成员，定义如下。

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

• gc：变量的引用计数信息，用于内存管理。
• h：字符串通过Time33算法计算的到的Hash值，避免了在数组操作中hash值的重复计算，据说提高了PHP7百分之5的性能。
• len：字符串的长度。
• val：字符串的内容，val[1]并不表示只能存储1个字节，在字符串分配时实际上是操作了malloc(sizeof(zend_string)+字符串你长度)，也就是会多分配一些内存，而多出来的内存起始位置就是val，这样就可以将字符串直接存储到val，并通过val进行读取，这种采用了柔性数组的方式，读写效率更高。

2.2、数组

成员变量arr对应的结构体是zend_array，它就是你可能有所耳闻的HashTable，zend_array结构体定义如下。

struct _zend_array {
	zend_refcounted_h gc;
	union {
		struct {
			ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
				zend_uchar    flags,
				zend_uchar    nApplyCount,
				zend_uchar    nIteratorsCount,
				zend_uchar    reserve)
		} v;
		uint32_t flags;
	} u;
	uint32_t          nTableMask;
	Bucket           *arData;
	uint32_t          nNumUsed;
	uint32_t          nNumOfElements;
	uint32_t          nTableSize;
	uint32_t          nInternalPointer;
	zend_long         nNextFreeElement;
	dtor_func_t       pDestructor;
};

• nTableMask：根据key的hash code映射元素存储位置时有用到，它的值是nTableSize的负数，nTableMask=-nTableSize。
• arData：数组的每一个元素都保存在这里，默认指向第一个元素。
• nNumUsed：当前使用的Bucket数，但不都是有效的，因为有的Bucket虽然被unset了但是没有马上被删除，而是做了IS_UNDEF标记。
• nNumOfElements：有效的Bucket数，这个就与上面不同了，这里记录的是真实有效的Bucket数量。
• nTableSize：数组的总容量。
• nIternalPointer：当前遍历的指针。
• nNextFreeElement：下一个索引的值，比如每次给数组新增数据时，该值就会加一，$a[] = 1。
• pDestructor：析构函数，在删除或覆盖某个元素时，调用该函数，可以对旧元素进行清理。
• u：这里的u主要还是起到辅助作用，比如flags用来设置散列表的一些属性是否持久化、是否已经初始化等。

2.3、对象

struct _zend_object {
	zend_refcounted_h gc;
	uint32_t          handle;
	zend_class_entry *ce;
	const zend_object_handlers *handlers;
	HashTable        *properties;
	zval              properties_table[1];
};

• gc：引用计数。
• handle：一次请求期间对象的编号，每一个对象都有一个唯一的编号，与创建的先后顺序有关，主要是在垃圾回收的时候使用。
• ce：该对象所属的类。
• handlers：对象操作的处理函数，比如成员属性的读写、成员方法的获取、对象的销毁克隆等。
• properties：普通成员属性的哈希表，初始化对象时该值为NULL。
• properties_table：用来存储普通成员的属性值，对象对非静态成员属性的操作就是通过这个数组。

参考文献

• 《PHP7内核剖析》
• 《PHP7底层设计与源码实现》