本文总结自:

  《PHP7 内核剖析 - 变量的内部实现》

一:变量的实现

  - 变量是一个语言实现的基础。

  - 在PHP中,变量的组成部分为 变量名(zval) 变量值(zend_value)

  - zval结构比较简单,内嵌一个union类型的zend_value保存具体变量类型的值或指针

  • //zend_types.h
    typedef struct _zval_struct zval; typedef union _zend_value {
    zend_long lval; //int整形
    double dval; //浮点型
    zend_refcounted *counted;
    zend_string *str; //string字符串
    zend_array *arr; //array数组
    zend_object *obj; //object对象
    zend_resource *res; //resource资源类型
    zend_reference *ref; //引用类型,通过&$var_name定义的
    zend_ast_ref *ast; //下面几个都是内核使用的value
    zval *zv;
    void *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function *func;
    struct {
    uint32_t w1;
    uint32_t w2;
    } ww;
    } zend_value; struct _zval_struct {
    zend_value value; //变量实际的value
    union {
    struct {
    ZEND_ENDIAN_LOHI_4( //这个是为了兼容大小字节序,小字节序就是下面的顺序,大字节序则下面4个顺序翻转
    zend_uchar type, //变量类型
    zend_uchar type_flags, //类型掩码,不同的类型会有不同的几种属性,内存管理会用到
    zend_uchar const_flags,
    zend_uchar reserved) //call info,zend执行流程会用到
    } v;
    uint32_t type_info; //上面4个值的组合值,可以直接根据type_info取到4个对应位置的值
    } u1;
    union {
    uint32_t var_flags;
    uint32_t next; //哈希表中解决哈希冲突时用到
    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 */
    } u2; //一些辅助值
    };

二:内存管理

  - 由于硬拷贝的效率太低

  - 所以PHP的变量管理是通过 引用计数,写时复制

三: 引用计数

  - 引用计数是指在value中增加一个字段refcount记录指向当前value的数量

  - 变量复制、函数传参时并不直接硬拷贝一份value数据,而是将refcount++,变量销毁时将refcount--,等到refcount减为0时表示已经没有变量引用这个value,将它销毁即可。

  - 从上面的zend_value结构可以看出并不是所有的数据类型都会用到引用计数,long、double直接都是硬拷贝,只有value是指针的那几种类型才__可能__会用到引用计数。

四:写时复制

  - 引用计数,多个变量可能指向同一个value,然后通过refcount统计引用数

  - 这时候如果其中一个变量试图更改value的内容则会重新拷贝一份value修改,同时断开旧的指向

  - 写时复制的机制在计算机系统中有非常广的应用,它只有在必要的时候(写)才会发生硬拷贝,可以很好的提高效率,

五: 变量回收

  - PHP变量的回收主要有两种:主动销毁、自动销毁。

  - 主动销毁指的就是 unset ,而自动销毁就是PHP的自动管理机制,在return时减掉局部变量的refcount,即使没有显式的return,PHP也会自动给加上这个操作

  - 另外一个就是写时复制时会断开原来value的指向,这时候也会检查断开后旧value的refcount。

六: 垃圾回收

  -  这是变量的简单gc过程,但是实际过程中出现gc无法回收导致内存泄漏的bug,先看下一个例子:

  - 

  -  可以看到,unset($a)之后由于数组中有子元素指向$a,所以refcount > 0,无法通过简单的gc机制回收

  - 这种变量就是垃圾,垃圾回收器要处理的就是这种情况。

  - 目前垃圾只会出现在array、object两种类型中。

  - 所以只会针对这两种情况作特殊处理:当销毁一个变量时,如果发现减掉refcount后仍然大于0,且类型是IS_ARRAY、IS_OBJECT则将此value放入gc可能垃圾双向链表中,等这个链表达到一定数量后启动检查程序将所有变量检查一遍,如果确定是垃圾则销毁释放。

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