PHP7内核（六）：变量之zval
记得网上流传甚广的段子“PHP是世界上最好的语言”，暂且不去讨论是否言过其实，但至少PHP确实有独特优势的，比如它的弱类型，即只需要$符号即可声明变量，使得PHP入手门槛极低，成为大家所青睐的Web服务端语言。那么它的变量是如何实现的呢？我们今天就来学习一下PHP的基本变量。
一、引言
PHP的变量存储在zval结构体中，在执行阶段中编译为op_array时就能看到zval的身影。结构体定义在Zend/zend_types.h中，定义内容如下所示：
struct _zval_struct {
zend_value value; /* value */
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchar type, /* active type */
zend_uchar type_flags,
zend_uchar const_flags,
zend_uchar reserved) /* 保留字段 */
} v;
uint32_t type_info;
} u1;
union {
uint32_t var_flags;
uint32_t next; /* hash collision chain */
uint32_t cache_slot; /* literal cache slot */
uint32_t lineno; /* line number (for ast nodes) */
uint32_t num_args; /* arguments number for EX(This) */
uint32_t fe_pos; /* foreach position */
uint32_t fe_iter_idx; /* foreach iterator index */
} u2;
};
二、结构体剖析
2.1、zend_value
结构体的第一个变量是zend_value，顾名思义，它其实也是一个结构体，用于存放变量的值，比如整型、浮点型、引用计数、字符串、数组、对象、资源等。zend_value定义了众多类型的指针，但这些类型并不都是变量的类型，有些是给内核自己使用的，比如指针ast、zv、ptr。
typedef union _zend_value {
zend_long lval; /* 整型 */
double dval; /* 浮点型 */
zend_refcounted *counted; /* 引用计数 */
zend_string *str; /* 字符串 */
zend_array *arr; /* 数组 */
zend_object *obj; /* 对象 */
zend_resource *res; /* 资源 */
zend_reference *ref; /* 引用 */
zend_ast_ref *ast; /* 抽象语法树 */
zval *zv; /* zval类型 */
void *ptr; /* 指针类型 */
zend_class_entry *ce; /* class类型 */
zend_function *func; /* function类型 */
struct {
uint32_t w1;
uint32_t w2;
} ww;
} zend_value;
2.2、u1
u1是一个联合体，它联合了结构体v和整型type_info。下面我们先来看一下结构体v的构成。
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchar type, /* active type */
zend_uchar type_flags,
zend_uchar const_flags,
zend_uchar reserved) /* call info for EX(This) */
} v;
uint32_t type_info;
} u1;
2.2.1、type
type是指变量的类型，刚在2.1中讲到了zend_value是用来存储变量的值，所以也应该有地方存储变量的类型，而这就是type的职责。以下是PHP定义的所有变量类型，有我们熟知的布尔、NULL、浮点、数组、字符串等类型。也有陌生的undef、indirect、ptr类型，变量类型在下一章中详解，这里不再赘述。
/* regular data types */
#define IS_UNDEF 0
#define IS_NULL 1
#define IS_FALSE 2
#define IS_TRUE 3
#define IS_LONG 4
#define IS_DOUBLE 5
#define IS_STRING 6
#define IS_ARRAY 7
#define IS_OBJECT 8
#define IS_RESOURCE 9
#define IS_REFERENCE 10
/* constant expressions */
#define IS_CONSTANT 11
#define IS_CONSTANT_AST 12
/* fake types */
#define _IS_BOOL 13
#define IS_CALLABLE 14
/* internal types */
#define IS_INDIRECT 15
#define IS_PTR 17
2.2.2、type_flags
可以把它理解为子类型，上面提到了变量的类型，这个是针对不同类型的子类型或标记，type_flags一共有以下6种。
/* zval.u1.v.type_flags */
#define IS_TYPE_CONSTANT (1<<0) /* 常量 */
#define IS_TYPE_IMMUTABLE (1<<1) /* 不可变的类型 */
#define IS_TYPE_REFCOUNTED (1<<2) /* 需要引用计数的类型 */
#define IS_TYPE_COLLECTABLE (1<<3) /* 可能包含循环引用的类型 */
#define IS_TYPE_COPYABLE (1<<4) /* 可被复制的类型 */
#define IS_TYPE_SYMBOLTABLE (1<<5) /* 符号表类型 */
2.2.3、const_flags
常量类型的标记，对应的属性为：
/* zval.u1.v.const_flags */
#define IS_CONSTANT_UNQUALIFIED 0x010
#define IS_LEXICAL_VAR 0x020
#define IS_LEXICAL_REF 0x040
#define IS_CONSTANT_CLASS 0x080 /* __CLASS__ in trait */
#define IS_CONSTANT_IN_NAMESPACE 0x100 /* used only in opline->extended_value */
2.2.4、type_info
type_info与结构体v共用内存，修改type_info等同于修改结构体v的值，所以type_info是v中四个char的组合。
2.3、u2
本来使用u1和zend_value就可以表示变量的，没有必要定义u2，但是我们来看一下，如果没有u2，在内存对齐的情况下zval内存大小为16个字节，当联合了u2后依然是占用16个字节。既然有或没有占用内存大小相同，不如用它来记录一些附属信息。下面我们来看下u2都存储了哪些内容。
2.3.1、next
用来解决哈希冲突问题，记录冲突的下一个元素位置。
2.3.2、cache_slot
运行时缓存，在执行函数时回去缓存中查找，若缓存中没有则到全局function表中查找。
2.3.3、lineno
文件执行的行号，应用在AST节点上。Zend引擎在词法和语法解析时会把当前执行的文件行号记录下来，记录在zend_ast中的lineno中。
2.3.4、num_args
函数调用时传入函数的参数个数。
2.3.5、fe_pos
用于遍历数组时记录当前遍历的位置，比如每次执行foreach时fe_pos都会加一，当再次调用foreach进行遍历时，fe_post会进行重置。
2.3.6、fe_iter_idx
这个与fe_pos类似，只不过它是针对对象的。对象的属性也是HashTable，传入的参数是对象时，会获取对象的属性，所以遍历对象就是在变量对象的属性。
三、参考文献
- 《PHP7内核剖析》
- 《PHP7底层设计和源码实现》
- 深入理解PHP7内核之zval
