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淺析PHP原理之變量分離/引用(Variables Separation)

更新時(shí)間：2013年08月09日 09:57:58 作者：

以下小編就為大家介紹一下PHP中變量分離和引用的概念。需要的朋友可以過來參考下

首先我們回顧一下zval的結(jié)構(gòu)：

struct _zval_struct {
        /* Variable information */
        zvalue_value value; /* value */
        zend_uint refcount;
        zend_uchar type; /* active type */
        zend_uchar is_ref;
};

其中的refcount和is_ref字段我們一直都沒有介紹過，我們知道PHP是一個(gè)長時(shí)間運(yùn)行的服務(wù)器端的腳本解釋器。那么對于它來說，效率和資源占用率是一個(gè)很重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，也就是說，PHP必須盡量介紹內(nèi)存占用率，考慮下面這段代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = "laruence";
   $var_dup = $var;
   unset($var);
?>

第一行代碼創(chuàng)建了一個(gè)字符串變量，申請了一個(gè)大小為9字節(jié)的內(nèi)存，保存了字符串”laruence”和一個(gè)NULL(/0)的結(jié)尾。
第二行定義了一個(gè)新的字符串變量，并將變量var的值”復(fù)制”給這個(gè)新的變量。
第三行unset了變量var
這樣的代碼在我們平時(shí)的腳本中是很常見的，如果PHP對于每一個(gè)變量賦值都重新分配內(nèi)存，copy數(shù)據(jù)的話，那么上面的這段代碼公要申請18個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，而我們也很容易的看出來，上面的代碼其實(shí)根本沒有必要申請倆份空間，呵呵，PHP的開發(fā)者也看出來了：
我們之前講過，PHP中的變量是用一個(gè)存儲在symbol_table中的符號名，對應(yīng)一個(gè)zval來實(shí)現(xiàn)的，比如對于上面的第一行代碼，會在symbol_table中存儲一個(gè)值”var”, 對應(yīng)的有一個(gè)指針指向一個(gè)zval結(jié)構(gòu)，變量值”laruence”保存在這個(gè)zval中，所以不難想象，對于上面的代碼來說，我們完全可以讓”var”和”var_dup”對應(yīng)的指針都指向同一個(gè)zval就可以了。
PHP也是這樣做的，這個(gè)時(shí)候就需要介紹我們之前一直沒有介紹過的zval結(jié)構(gòu)中的refcount字段了。
refcount,顧名思義，記錄了當(dāng)前的zval被引用的計(jì)數(shù)。
比如對于代碼:

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = 1;
   $var_dup = $var;
?>

第一行，創(chuàng)建了一個(gè)整形變量，變量值是1。此時(shí)保存整形1的這個(gè)zval的refcount為1。
第二行，創(chuàng)建了一個(gè)新的整形變量，變量也指向剛才創(chuàng)建的zval，并將這個(gè)zval的refcount加1，此時(shí)這個(gè)zval的refcount為2。
PHP提供了一個(gè)函數(shù)可以幫助我們了解這個(gè)過程debug_zval_dump:

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
$var = 1;
debug_zval_dump($var);
$var_dup = $var;
debug_zval_dump($var);
?>

輸出：
long(1) refcount(2)
long(1) refcount(3

如果你奇怪，var的refcount應(yīng)該是1啊？
我們知道，對于簡單變量，PHP是以傳值的形式穿參數(shù)的。也就是說，當(dāng)執(zhí)行debug_zval_dump($var)的時(shí)候，$var會以傳值的方式傳遞給debug_zval_dump，也就是會導(dǎo)致var的refcount加1，所以我們只要能看到，當(dāng)變量賦值給一個(gè)變量以后，能導(dǎo)致zval的refcount加1這個(gè)事實(shí)即可。
現(xiàn)在我們回頭看文章開頭的代碼，當(dāng)執(zhí)行了最后一行unset($var)以后，會發(fā)生什么呢？對，既是refcount減1，上代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = "laruence";
   $var_dup = $var;
   unset($var);
   debug_zval_dump($var_dup);
?>

輸出：
string(8) "laruence" refcount(2

但是，對于下面的代碼呢？

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = "laruence";
   $var_dup = $var;
   $var = 1;
?>

很明顯在這段代碼執(zhí)行以后，$var_dup的值應(yīng)該還是”laruence”, 那么這又是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？
這就是PHP的copy on write機(jī)制：
PHP在修改一個(gè)變量以前，會首先查看這個(gè)變量的refcount，如果refcount大于1，PHP就會執(zhí)行一個(gè)分離的例程，對于上面的代碼，當(dāng)執(zhí)行到第三行的時(shí)候，PHP發(fā)現(xiàn)$var指向的zval的refcount大于1，那么PHP就會復(fù)制一個(gè)新的zval出來，將原zval的refcount減1，并修改symbol_table，使得$var和$var_dup分離(Separation)。這個(gè)機(jī)制就是所謂的copy on write(寫時(shí)復(fù)制)。
上代碼測試：

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = "laruence";
   $var_dup = $var;
   $var = 1;
   debug_zval_dump($var);
   debug_zval_dump($var_dup);
?>

輸出：
long(1) refcount(2)
string(8) "laruence" refcount(2

現(xiàn)在我們知道，當(dāng)使用變量復(fù)制的時(shí)候，PHP內(nèi)部并不是真正的復(fù)制，而是采用指向相同的結(jié)構(gòu)來盡量節(jié)約開銷。那么，對于PHP中的引用，那又是如何實(shí)現(xiàn)呢？

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = "laruence";
   $var_ref = &$var;
   $var_ref = 1;
?>

這段代碼結(jié)束以后，$var也會被間接的修改為1，這個(gè)過程稱作(change on write:寫時(shí)改變)。那么ZE是怎么知道，這次的復(fù)制是不需要Separation的呢？
這個(gè)時(shí)候就要用到zval中的is_ref字段了：
對于上面的代碼，當(dāng)?shù)诙袌?zhí)行以后，$var所代表的zval的refcount變?yōu)?，并且同時(shí)置is_ref為1。
到第三行的時(shí)候，PHP先檢查var_ref代表的zval的is_ref字段，如果為1，則不分離，大體邏輯示意如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

 if((*val)->is_ref || (*val)->refcount<2){
          //不執(zhí)行Separation
        ... ;//process
  }

但是，問題又來了，對于如下的代碼，又會怎樣呢？

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
   $var = "laruence";
   $var_dup = $var;
   $var_ref = &$var;
?>

對于上面的代碼，存在一對copy on write的變量$var和$var_dup, 又有一對change on write機(jī)制的變量對$var和$var_ref，這個(gè)情況又是如何運(yùn)作的呢？
當(dāng)?shù)诙袌?zhí)行的時(shí)候，和前面講過的一樣，$var_dup 和 $var 指向相同的zval， refcount為2.
當(dāng)執(zhí)行第三行的時(shí)候，PHP發(fā)現(xiàn)要操作的zval的refcount大于1，則，PHP會執(zhí)行Separation, 將$var_dup分離出去，并將$var和$var_ref做change on write關(guān)聯(lián)。也就是，refcount=2, is_ref=1;
基于這樣的分析，我們就可以讓debug_zval_dump出refcount為1的結(jié)果來：

復(fù)制代碼代碼如下:

<?php
     $var = "laruence";
    $var_dup = &$var;
     debug_zval_dump($var);
?>

輸出：
string(8) "laruence" refcount(1

詳細(xì)原因，讀者你只要稍加分析就能得出，我就不越俎代庖了。；）
這次我們介紹了PHP的變量分離機(jī)制，下次我會繼續(xù)介紹如果在擴(kuò)展中接收和傳出PHP腳本中的參數(shù)。

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