PHP7のzval構造体と参照カウントの仕組みを詳しく解説

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最近、PHP7 のガベージ コレクションに関する情報を確認していたときに、インターネット上でいくつかのコード例を見つけました。異なる環境で実行すると異なる結果が発生し、非常に混乱しました。慎重に考えれば、問題を見つけるのは難しくありません。これらの記事のほとんどは PHP5 からのものです。#主に、新しい zval コンテナーの参照カウント メカニズムの説明に焦点を当てています。。誤りがある場合は、ご連絡ください。お気軽にアドバイスをください。

PHP7 の新しい zval 構造

内緒の話はやめて、最初にコードを見てみましょう。

struct _zval_struct {
    union {
        zend_long         lval;             /* long value */
        double            dval;             /* double value */
        zend_refcounted  *counted;
        zend_string      *str;
        zend_array       *arr;
        zend_object      *obj;
        zend_resource    *res;
        zend_reference   *ref;
        zend_ast_ref     *ast;
        zval             *zv;
        void             *ptr;
        zend_class_entry *ce;
        zend_function    *func;
        struct {
            uint32_t w1;
            uint32_t w2;
        } ww;
    } value;
    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;
    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;
};
复制代码

構造の詳細な説明については、この記事の最後にあるニアオ兄弟の記事を参照してください。非常に詳細に書かれています。他の人に自慢するつもりはありません。ここでは、いくつかだけ紹介します。キーポイント:

• PHP7 の変数は、

  変数名と 変数値の 2 つの部分に分かれており、それぞれ zval_struct に対応します。 とその中で宣言されている value

• ##zval_struct.value# の

  zend_long と double ## はすべて 単純なデータ型です。 型は特定の値を直接格納できますが、他の複雑なデータ型は他のデータ構造への ポインタを格納します。 PHP7、参照カウンタは zval_struct

• NULL

  、Boolean 型#の代わりに value に格納されます。 ## すべてが属します 値

  を持つデータ型はありません (ブール型は 2 つの定数
IS_FALSE
• と

  IS_TRUE でマークされます)、当然のことながら参照はありませんcount Reference (REFERENCE) は単なるマークビットではなくデータ構造になっており、その構造は次のとおりです。 <pre class="brush:php;toolbar:false;">struct _zend_reference { zend_refcounted_h gc; zval val; }</pre>

  zend_reference
• zval_struct

  に含まれる value 型として、独自の

  val
値も持ちます。これは

zval_struct.value

を指します。それらはすべて独自の
• 参照カウンタ

  を持っています。 参照カウンタは、同じ zend_value を現在指している zval の数を記録するために使用されます。 6 番目の点については、次のコードを参照してください。

  $a = 'foo';
  $b = &$a;
  $c = $a;

  このときのデータ構造は次のとおりです。

$a と $b にはそれぞれ ## が付いています。 #zval_struct

コンテナ、およびその中の

value はすべて同じ zend_reference 構造体を指しており、zend_reference

には

val

構造体が埋め込まれています、同じ

zend_string

を指し、

文字列 の内容がそこに保存されます。 $c には zval_struct もあり、その値は初期化中に上記の zend_string を直接指すことができるため、コピーは生成されません。 この新しい zval 構造で起こるさまざまな現象と、それらの現象の背後にある理由について話しましょう。 質問

1. 一部の変数の参照カウンタの初期値が 0現象

$var_int = 233;
$var_float = 233.3;
$var_str = '233';

xdebug_debug_zval('var_int');
xdebug_debug_zval('var_float');
xdebug_debug_zval('var_str');

/** 输出 **
var_int:
(refcount=0, is_ref=0)int 233

var_float:
(refcount=0, is_ref=0)float 233.3

var_str:
(refcount=0, is_ref=0)string '233' (length=3)
**********/

原因

PHP7 では、変数に値を割り当てるときに、操作の 2 つの部分が含まれます:

1. シンボリック量の

zval_struct

構造体

を適用します。 (つまり、変数名) 2. 変数の値を zval_struct.value

に格納します。

zval

が

value# に保存できる値については、 ## フィールドでは、対応するフィールドでは使用されません。参照カウント

が実行されますが、コピー時に値

が直接割り当てられます。これらのタイプは次のとおりです:

IS_LONG

IS_DOUBLE

これは、PHP の 整数 と 浮動小数点型 です。 では、なぜ var_str の refcount も 0 なのでしょうか?

これには、PHP の 2 種類の文字列が関係します:

• 1、
インターン文字列
• 内部文字列 (関数名、クラス名、変数名、静的文字列):

 $str = '233';    // 静态字符串

2. 通常の文字列:

 $str = '233' . time();

内部文字列の場合、文字列の内容が唯一の定数であり、C言語の静的変数領域の文字列定義と同等です それらのライフサイクルは、リクエスト期間全体にわたって存在します。リクエストが完了した後、それらは破棄され、解放されます。。当然のことながら、参照カウントによるメモリ管理を行う必要はありません。

二. 为什么在对整形、浮点型和静态字符串型变量进行引用赋值时，计数器的值会直接变为2

现象

$var_int_1 = 233;
$var_int_2 = &var_int;
xdebug_debug_zval('var_int_1');

/** 输出 **
var_int:
(refcount=2, is_ref=1)int 233
**********/

原因

回忆一下我们开头讲的 zval_struct 中 value 的数据结构，当为一个变量赋整形、浮点型或静态字符串类型的值时，value 的数据类型为 zend_long 、 double 或 zend_string，这时值是可以直接储存在 value 中的。而按值拷贝时，会开辟一个新的 zval_struct 以同样的方式将值储存到相同数据类型的 value 中，所以 refcount 的值一直都会为 0。

但是当使用 & 操作符进行引用拷贝时，情况就不一样了：

• PHP 为 & 操作符操作的变量申请一个 zend_reference 结构

• 将 zend_reference.value 指向原来的 zval_struct.value

• zval_struct.value 的数据类型会被修改为 zend_refrence

• 将 zval_struct.value 指向刚刚申请并初始化后的 zend_reference

• 为新变量申请 zval_struct 结构，将他的 value 指向刚刚创建的 zend_reference

此时：$var\_int\_1 和 $var_int_2 都拥有一个 zval_struct 结构体，并且他们的 zval_struct.value 都指向了同一个 zend_reference 结构，所以该结构的引用计数器的值为 2。

题外话：zend_reference 又指向了一个整形或浮点型的 value，如果指向的 value 类型是 zend_string，那么该 value 引用计数器的值为 1。而 xdebug 出来的 refcount 显示的是 zend_reference 的计数器值（即 2）

三. 为什么初始数组的引用计数器的值为 2

现象

$var_empty_arr = [1, 2, '3'];
xdebug_debug_zval('var_empty_arr');

/** 输出 **
var_arr:
(refcount=2, is_ref=0)
array (size=3)
  0 => (refcount=0, is_ref=0)int 1
  1 => (refcount=0, is_ref=0)int 2
  2 => (refcount=1, is_ref=0)string '3' (length=1)
**********/

原因

这牵扯到 PHP7 中的另一个概念，叫做 immutable array（不可变数组）。

For arrays the not-refcounted variant is called an "immutable array". If you use opcache, then constant array literals in your code will be converted into immutable arrays. Once again, these live in shared memory and as such must not use refcounting. Immutable arrays have a dummy refcount of 2, as it allows us to optimize certain separation paths.

不可变数组是 opcache 扩展优化出的一种数组类型，简单的说，所有多次编译结果恒定不变的数组，都会被优化为不可变数组，下面是一个反例：

$array = [1, 2, time()];

PHP 在编译阶段无法得知 time() 函数的返回值，所以此处的 $array 是可变数组。

不可变数组和我们上面讲到的内部字符串一样，都是不使用引用计数的，但是不同点是，内部字符串的计数值恒为 0，而不可变数组会使用一个伪计数值 2。

总结

• 简单数据类型

  • 整形（不使用引用计数）
  • 浮点型（不使用引用计数）
  • 布尔型（不使用引用计数）
  • NULL（不使用引用计数）

• 复杂数据类型

  • 字符串

    • 普通字符串（使用引用计数，初始值为 1）
    • 内部字符串（不使用引用计数，引用计数值恒为 0）

  • 数组

    • 普通数组（使用引用计数，初始值为 1）
    • 不可变数组（不使用引用计数，使用伪计数值 2）
  • 对象（使用引用计数，初始值为 1）

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以上がPHP7のzval構造体と参照カウントの仕組みを詳しく解説の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。