PHP内核源码阅读记---round 3.1 PHP变量

PHP中的变量如何实现的？

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一、PHP变量的实现---zval结构

我们都知道在PHP中一个变量可以用来存储任意的数据类型，但实现PHP的底层C语言却是强类型语言，那么在PHP中是如何实现这样一个可以改变数据类型的变量的呢？

在PHP内核中是通过一个叫zval的结构体来存储变量的，其定义在Zend/zend.h头文件中，其代码结构为：

PHP5

struct _zval_struct {
	zvalue_value value;	   /* 变量的值 */
	zend_uint refcount__gc; /* 引用计数 */
	zend_uchar type;	      /* 变量的数据类型 */
	zend_uchar is_ref__gc;  /* 是否引用 */
};
typedef struct _zval_struct zval;

首先看代码中的zend_uint和zend_uchar类型，它们定义在Zend/zend_types.h中，分别是unsigned int、unsigned char：

typedef unsigned int zend_uint;     // zend_uint => unsigned int
typedef unsigned char zend_uchar;   // zend_uchar => unsigned char

而变量的值value的数据类型为zvalue_value，它是一个联合体(union，联合体详情请看第四节==>传送门)，在Zend/zend.h中定义：

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;

1. 其中lval用于存放整型
2. dval用于存放浮点数据
3. str是一个结构体，用于存放字符串，包括字符串的值和字符串的长度
4. ht存放哈希表的指针（PHP中数组就是用哈希表实现的）
5. obj是存放对象类型的

PHP7

struct _zval_struct {
    zend_value value;   // 变量值
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOTH_4(
                zend_uchar type,
                zend_uchar type_flags,
                zend_uchar const_flags,
                zend_uchar reserverd)
        } v;
        uint32_t type_info;
    } u1;
    union {
        uint32_t var_flags;
        uint32_t next;
        uint32_t cache_slot;
        uint32_t lineno;
        uint32_t num_args;
        uint32_t fe_pos;
        uint32_t fe_iter_idx;
    } u2;
};

联合体u1：由一个结构体v和一个32位无符号整型type_info组成。ZEND_ENDIAN_LOTH_4宏用于解决字节序问题，忽略。v中定义了type用于表示value类型，type_flags是类型掩码，用于变量的内存管理。type_info实际上是将v结构的4各成员组合到一起，每个字节对应一个成员，共4个字节。
联合体u2：纯粹用于辅助功能，zval结构的value和u1共占用了12types，而系统会进行字节对齐，共占用16types，所以定义了辅助结构u2将4types进行利用。

typedef union _zend_value {
    zend_long lval;             // 整型
    double dval;                // 浮点型
    zend_refcounted *counted;   // 获取不同类型的gc头部
    zend_string *str;           // 字符串
    zend_array *arr;            // 数组
    zend_object *obj;           // 对象
    zend_resource *res;         // 资源类型
    zend_reference *ref;        // 引用类型
    // 以下几个都是给内核使用的value
    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;

二、变量的类型

PHP中有8大数据类型，分别为PHP中有8大数据类型，分别为null、布尔、整型、浮点型、字符串、数组、对象、资源(resource)。在PHP内核中是使用特定的常量对zval实例进行标识，以实现区分变量的不同类型：

PHP内核提供三个宏来获取一个变量的数据类型：Z_TYPE()、Z_TYPE_P()、Z_TYPE_PP()，它们的参数分别为：zval、*zval、**zval。这三个宏定义在Zend/zend_operators.h中。

三、变量的值

PHP内核提供了三个基础宏来获取变量的值（与上述类型获取的宏参数一样）：

四、变量符号表与作用域

变量符号表

PHP的变量符号表与zval值的映射，是通过HashTable实现的。如：

<?php
$var = 'test';

$var的变量名会存储在变量符号表中，代表$var的类型和值的zval结构存储在哈希表中。内核通过变量符号表与zval地址的哈希映射来实现PHP变量的存取。

作用域

按照作用域可将PHP变量分为全局变量和局部变量，每种作用域PHP都会维护一个符号表的HashTable。当在PHP中创建一个函数或者类时，zend engine就会创建一个新的符号表，表名函数或类中的变量是局部变量，这样就实现了局部变量的保护。当用户创建一个PHP变量时，zend engine会分配一个zval，并设置相应type和初始值，并将改变量加入到当前作用域的符号表。