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淺析PHP原理之變量分離/引用(Variables Separation)

更新時間：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是一個長時間運行的服務(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)建了一個字符串變量，申請了一個大小為9字節(jié)的內(nèi)存，保存了字符串”laruence”和一個NULL(/0)的結(jié)尾。
第二行定義了一個新的字符串變量，并將變量var的值”復(fù)制”給這個新的變量。
第三行unset了變量var
這樣的代碼在我們平時的腳本中是很常見的，如果PHP對于每一個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中的變量是用一個存儲在symbol_table中的符號名，對應(yīng)一個zval來實現(xiàn)的，比如對于上面的第一行代碼，會在symbol_table中存儲一個值”var”, 對應(yīng)的有一個指針指向一個zval結(jié)構(gòu)，變量值”laruence”保存在這個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zval就可以了。
PHP也是這樣做的，這個時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)建了一個整形變量，變量值是1。此時保存整形1的這個zval的refcount為1。
第二行，創(chuàng)建了一個新的整形變量，變量也指向剛才創(chuàng)建的zval，并將這個zval的refcount加1，此時這個zval的refcount為2。
PHP提供了一個函數(shù)可以幫助我們了解這個過程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)變量賦值給一個變量以后，能導(dǎo)致zval的refcount加1這個事實即可。
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，$var_dup的值應(yīng)該還是”laruence”, 那么這又是怎么實現(xiàn)的呢？
這就是PHP的copy on write機制：
PHP在修改一個變量以前，會首先查看這個變量的refcount，如果refcount大于1，PHP就會執(zhí)行一個分離的例程，對于上面的代碼，當(dāng)執(zhí)行到第三行的時候，PHP發(fā)現(xiàn)$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)。這個機制就是所謂的copy on write(寫時復(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，$var也會被間接的修改為1，這個過程稱作(change on write:寫時改變)。那么ZE是怎么知道，這次的復(fù)制是不需要Separation的呢？
這個時候就要用到zval中的is_ref字段了：
對于上面的代碼，當(dāng)?shù)诙袌?zhí)行以后，$var所代表的zval的refcount變?yōu)?，并且同時置is_ref為1。
到第三行的時候，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機制的變量對$var和$var_ref，這個情況又是如何運作的呢？
當(dāng)?shù)诙袌?zhí)行的時候，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的變量分離機制，下次我會繼續(xù)介紹如果在擴展中接收和傳出PHP腳本中的參數(shù)。

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