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解析PHP底层内核源码之变量

更新时间：2023-10-25

PHP底层内核源码之变量

在PHP中，变量是程序中存储数据的基本单元，这些数据可以是数字、字符串、数组、对象或者资源等类型。PHP底层内核源码中对变量的定义、初始化、垃圾回收和传递等操作进行了详细的实现。下面将从这些方面介绍PHP底层内核源码中变量的实现。

变量的定义

在PHP中，定义变量时需要指定变量类型，以下是一些常见的变量类型定义：

  int $i;
  float $f;
  string $s;
  bool $b;
  array $a;
  object $obj;
  resource $res;

定义变量时需要为其分配内存空间，这个过程在Zend/zend_alloc.c文件的_zend_mm_alloc函数中完成，如下代码所示：

  ZEND_API void *_zend_mm_alloc(zend_mm_heap *heap, size_t size, int permanent)
  {
    void *ptr = zend_mm_alloc_heap(heap, size, permanent);

    if (ptr == NULL && !permanent) {
      ptr = zend_mm_alloc_heap(heap, size, 1);
      if (ptr != NULL) {
        permanent = 1;
      }
    }

    if (ptr == NULL) {
      zend_mm_alloc_failure(size, permanent);
    }

    ZEND_MM_CHECK_MAGIC((char*)ptr-sizeof(zend_mm_hdr),)
    return ptr;
  }

该函数根据指定大小size在内存池heap中分配内存空间，并返回指向该空间的指针。需要注意的是，指向变量的指针并不是变量本身，变量在内存中对应的位置可能比指针所指向的位置向前或向后偏移。

变量的初始化

在PHP中，变量可以先定义再初始化，也可以在定义变量时就进行初始化。对于已经定义的变量，可以通过赋值语句进行初始化，如下所示：

  $i = 10;
  $s = 'hello world';
  $a = array(1, 2, 3);

PHP中的变量默认值为NULL，如果一个变量未被初始化，那么它的值就是NULL。在PHP底层内核源码中，变量的初始化是由init_zval函数完成的，如下代码所示：

  ZEND_API void init_zval(zval *z)
  {
    Z_TYPE_INFO_P(z) = IS_NULL;
    Z_RES_P(z) = NULL;
    Z_ARRVAL_P(z) = NULL;
    Z_OBJ_P(z) = NULL;
    Z_STR_P(z) = NULL;
    Z_UNUSED_P(z) = 0;
    Z_LVAL_P(z) = 0;
    Z_DVAL_P(z) = 0;
  }

该函数将zval结构体中各个成员的值都初始化为0，即将变量的类型设置为IS_NULL，关联数组和对象销毁时需要用到的成员指针设置为NULL，字符串和资源的成员指针也都设置为NULL。虽然在PHP代码中，变量默认值为NULL，但是在实现上还是通过init_zval函数进行空间的初始化。

变量的垃圾回收

PHP底层内核源码中的垃圾回收主要是在zval结构体中完成的，zval结构体是PHP中变量的底层实现。在PHP中，垃圾回收是一种自动管理内存的方式，它可以自动检测不再使用的内存空间，并将其释放。PHP的垃圾回收机制主要有两种：

  • 引用计数
  • 标记清除

PHP底层内核源码中采用的是引用计数的方式来进行垃圾回收。在PHP代码中，变量赋值是按值传递的，因此多个变量可能指向同一块内存空间。通过增加和减少zval结构体的refcount计数器，可以实现对内存空间的引用计数统计和管理。当refcount为0时，代表该内存空间已经没有任何变量引用，此时就可以将该空间回收，如下是PHP内核源码中实现引用计数回收的核心代码片段：

  void _zval_dtor(zval *zval_ptr ZEND_FILE_LINE_DC)
  {
    switch (Z_TYPE_P(zval_ptr)) {
      case IS_RESOURCE: {
        ...
        break;
      }
      case IS_OBJECT: {
        ...
        break;
      }
      case IS_ARRAY: {
        ...
        FREE_HASHTABLE(Z_ARRVAL_P(zval_ptr));
        Z_ARRVAL_P(zval_ptr) = NULL;
        break;
      }
      case IS_STRING: {
        ...
        free_string(Z_STR_P(zval_ptr));
        Z_STR_P(zval_ptr) = NULL;
        break;
      }
      default: {
        break;
      }
    }

    Z_TYPE_P(zval_ptr) = IS_NULL;
    Z_COUNTED_P(zval_ptr) = 0;
  }

该函数用于销毁zval结构体，当其中某个变量的refcount为0时就执行实际的销毁操作。根据变量的类型，该函数分别调用不同的销毁函数。对于数组、字符串等，销毁函数会先释放其对应的空间，然后将zval结构体的成员指针设置为NULL，防止在回收悬空指针。销毁操作完成后，还要将zval结构体的类型设置为IS_NULL，同时将其refcount清零。

变量的传递

在PHP底层内核源码中，变量的传递是按值传递的，因此传递过程是将变量的值复制一份到新的内存空间中，传递新的内存空间指针。在PHP中，对于数组和对象等复杂类型，传递的是它们的引用地址，一旦传递过程中发生了修改，那么原变量的值也会受到影响。

总结：本文从PHP底层内核源码的角度详细介绍了变量的定义、初始化、垃圾回收和传递等操作。我们了解到变量是程序中存储数据的基本单元，定义变量时需要为其分配内存空间。变量的默认值为NULL，在初始化过程中会调用init_zval函数将其初始值设置为NULL。PHP底层内核源码中采用的是引用计数的方式进行垃圾回收，zval结构体的refcount计数器用于实现引用计数统计和管理，当refcount为0时，代表该内存空间已经没有任何变量引用，此时就可以将该空间回收。变量的传递是按值传递的，像数组和对象等复杂类型传递的是其引用地址。对于PHP开发人员来说，了解变量在底层是如何实现和管理的，对于我们写出高效稳定的代码有重要帮助。

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