变量改变时PHP内核做了些什么？
引言
内容来自于《Extending and Embedding PHP》- Chaper 3 - Memory Management，加上自己的理解，对php中变量的引用计数、写时复制，写时改变，写时复制和改变做个”翻译“。
zval
看下面的内容之前先对zval这个结构体做个了解
typedef struct _zval_struct { zvalue_value value; zend_uint refcount; zend_uchar type; zend_uchar is_ref; } zval;zval结构体中共有4个元素，value是一个联合体，用来真正的存储zval的值，refcount用来计数该zval被多少个变量使用，type表示zval所存储的数据类型，is_ref用来标志该zval是否被引用。
引用计数
<?php $a = 'Hello World'; $b = $a; unset($a); ?>我们一起来剖析下上面这段代码：
-
$a = 'Hello World';首先这句代码被执行，内核创建一个变量，并分配12字节的内存去存储字符串'Hello World'和末尾的NULL。 -
$b = $a;接着执行这句代码，执行这句的时候内核里面发生了什么呢？- 对
$a所指向的zval中的refcount进行加1操作。 -
将变量
$b指向$a所指向的zval。在内核中大概是这样的，其中
active_symbol_table是当前的变量符号表{ zval *helloval; MAKE_STD_ZVAL(helloval); ZVAL_STRING(helloval, "Hello World", 1); zend_hash_add(EG(active_symbol_table), "a", sizeof("a"), &helloval, sizeof(zval*), NULL); ZVAL_ADDREF(helloval); zend_hash_add(EG(active_symbol_table), "b", sizeof("b"), &helloval, sizeof(zval*), NULL); }
- 对
-
unset($a);这句代码执行后，内核会将$a对应的zval结构体中的refcount计数减一，$b还和原来一样
写时复制
<?php $a = 1; $b = $a; $b += 5; ?> 上面这段代码执行完之后，一般肯定希望 $a=1,$b=6 ,但是如果像引用计数那样， $a 和 $b 指向相同的zval，修改 $b 之后 $a 不是也变了？
这个具体是怎么实现的呢，我们一起来看下：
-
$a = 1;内核创建一个zval，并分配4个字节存储数字1。 -
$b = $a;这一步和引用计数中的第二步一样，将$b指向和$a相同的zval，并将zval中的引用计数值refcount加1。 -
$b += 5;关键是这一步，这一步骤发生了什么呢，怎么确保修改之后不影响$a。- 其实Zend内核在改变zval之前都会去进行
get_var_and_separete操作，如果recfount>1,就需要分离就创建新的zval返回，否则直接返回变量所指向的zval，下面看看如何分离产生新的zval。 - 复制一个和
$b所指向zval一样的zval。 - 将
$b所指向的zval中的refcount计数减1。 - 初始化生成的新zval，设置refcount=1，is_ref=0。
- 让
$b指向新生成的zval。 -
对新生成的zval进行操作，这就是写时复制。
下面看看内核中分离时的主要代码：
zval *get_var_and_separate(char *varname, int varname_len TSRMLS_DC) { zval **varval, *varcopy; if (zend_hash_find(EG(active_symbol_table), varname, varname_len + 1, (void**)&varval) == FAILURE) { /* Variable doesn't actually exist fail out */ return NULL; } if ((*varval)->is_ref || (*varval)->refcount < 2) { /* varname is the only actual reference, * or it's a full reference to other variables * either way: no separating to be done */ return *varval; } /* Otherwise, make a copy of the zval* value */ MAKE_STD_ZVAL(varcopy); varcopy = *varval; /* Duplicate any allocated structures within the zval* */ zval_copy_ctor(varcopy); /* Remove the old version of varname * This will decrease the refcount of varval in the process */ zend_hash_del(EG(active_symbol_table), varname, varname_len + 1); /* Initialize the reference count of the * newly created value and attach it to * the varname variable */ varcopy->refcount = 1; varcopy->is_ref = 0; zend_hash_add(EG(active_symbol_table), varname, varname_len + 1, &varcopy, sizeof(zval*), NULL); /* Return the new zval* */ return varcopy; }
- 其实Zend内核在改变zval之前都会去进行
写时改变
<?php $a = 1; $b = &$a; $b += 5; ?> 上面这段代码执行完之后一般希望是： $a == $b == 1 。这个又是怎么实现的呢？
-
$a = 1;这一步骤和写时复制中的第一步一样。 -
$b = &$a;这一步骤内核会将$b指向$a所指向的zval，将zval中的refcount加1，并将zval中的is_ref置为1。 -
$b += 5;这一步骤和写时复制中的第三步骤一样，但是内核中发生的事情却不一样。- 内核看到
$b进行变化的时候，也会执行get_var_and_separate函数，看是否需要分离。 - 如果
(*varval)->is_ref的话也会直接返回$b所指向的zval，不去分离产生新的zval，不管zval的refcount是否>1。 - 这时候再去修改
$b值，$a的值也就改变了，因为他们指向相同的zval。
- 内核看到
分离的问题
说道现在聪明的你可能已经看出点问题了，如果一个zval结构体既有refcount计数又有is_ref引用这个时候怎么办？
<?php $a = 1; $b = $a; $c = &$a; ?> 如果出现上面这种情况的时候，如果 $a、$b、$c 指向同一个zval结构体，进行改变的时候Zend到底去听谁的？其实这个地方不会指向同一个zval了。
如果对一个 is_ref = 0 && refcount >1 的zval进行写时改变这种赋值形式(就是引用赋值)的时候，Zend会将等号右边的变量分离出来一个新的zval，
对这个zval进行初始化，对之前的zval的refcount进行减1操作，让等号左边的变量指向这个新的zval，refcount进行加1操作，is_ref=1。看看下面这张图片
<?php $a = 1; $b = &$a; $c = $a; ?> 上面这又是另外一种情况，在 is_ref = 1 的情况下，试图单纯的进行refcount+1操作的时候会分离出来一个新的zval给等号左边的变量，并初始化他，看看下面这张图片
参考文献
1.《Extending and Embedding PHP》- Chaper 3 - Memory Management.
微信号： love_skills
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正文到此结束
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