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PHP 커널 zval

不言원래의: 2018-04-19 09:26:152766검색

이 글은 주로 참고할만한 가치가 있는 PHP 커널의 zval을 소개하고 있습니다. 도움이 필요한 친구들이 참고할 수 있도록 하겠습니다.

원본 주소
저자: Twei 홈페이지

Foreword

이전 인터뷰 PHP에서 변수가 어떻게 구현되는지 물었을 때 그는 아마도 구조를 사용하여 구현되었을 것이라고만 대답했습니다. 이 글은 구글에 이어 꽤 잘 요약되어 있어서 재인쇄해서 공부했습니다.

Text

PHP의 데이터 유형

C, C++, Java 등과 같은 다른 프로그래밍 언어에 비해 PHP는 약한 유형의 언어입니다. 즉, 변수를 사용하려고 할 때 , 해당 유형을 선언할 필요가 없습니다. 이 기능은 우리에게 많은 편리함을 가져다 주지만 때로는 몇 가지 함정을 가져오기도 합니다. 그렇다면 PHP에는 실제로 데이터 유형이 없습니까?

당연하지. PHP 공식 문서에서 PHP의 변수는 스칼라 유형, 복합 유형 및 특수 유형의 세 가지 범주로 나뉩니다. 스칼라 유형에는 bool, int, float 및 string이 포함되며, 복합 유형에는 배열 및 객체가 포함됩니다. 특수 유형에는 NULL 및 resources가 포함됩니다. 따라서 PHP 변수 분석에는 8가지 데이터 유형이 있습니다.

우리 모두 알고 있듯이 PHP의 최하위 계층은 C 언어로 구현됩니다. 우리의 PHP 스크립트는 Zend 엔진에 의해 C 코드로 구문 분석된 후 실행됩니다. 그렇다면 C 언어에서는 PHP 변수가 어떻게 표현되나요? 결국 무엇으로 파싱될까요?

답은 zval 입니다. PHP 변수의 종류에 관계없이 PHP 소스 코드에서는 zval이라는 구조체로 일률적으로 표현됩니다. zval은 C 코드에서 PHP 변수의 컨테이너로 볼 수 있으며 이 변수의 값, 유형 및 기타 관련 정보를 저장합니다.

그럼 zval의 기본 구조를 살펴보겠습니다(C 언어에 대한 기본 지식이 필요함).

zval의 기본 구조

PHP 소스 코드에서 zval의 구조는 _zval_struct 的结构体（struct），具体定义在源代码的 Zend/zend.h라는 파일에 있습니다. 다음은 해당 코드를 발췌한 것입니다.

struct _zval_struct {
    zvalue_value value;       /* value */ 
    zend_uint refcount__gc;   /* value of ref count */
    zend_uchar type;          /* active type */ 
    zend_uchar is_ref__gc;    /* if it is a ref variable */ }; 
typedef struct _zval_struct zval;

즉, PHP 소스에서 A 구조는 PHP의 다양한 유형의 변수를 나타내며 가비지 컬렉션(GC: Grabage Collection)과 같은 다른 기능을 구현할 수도 있습니다.

4개의 필드로 구성되어 있으며 각 필드는 이 변수에 대한 특정 정보를 나타냅니다.

ZVALUE_VALUE VALUE

value는 변수의 실제 값을 나타내는 데 사용됩니다. 구체적으로 zvalue_value의 합집합입니다:

typedef union _zvalue_value {    long lval;                  /* long value */
    double dval;                /* double value */
    struct {                    /* string */
        char *val;        int len;
    } str;
    HashTable *ht;              /* hash table value,used for array */
    zend_object_value obj;      /* object */} zvalue_value;

_zvalue_value에는 5개의 필드만 있지만 PHP에는 8개의 필드가 있는 것을 볼 수 있습니다. 데이터 유형, 그러면 5개의 필드를 사용하여 8가지 유형을 표현하는 방법은 무엇입니까?

이것은 PHP의 영리한 디자인으로 간주됩니다. 필드를 재사용하여 필드를 줄이는 목적을 달성합니다. 예를 들어, PHP 내에서 부울 유형, 정수 및 자원(리소스의 식별자가 저장되는 경우)은 lval 필드를 통해 저장됩니다. str은 문자열을 저장하는 데 사용됩니다. PHP에서 배열은 실제로 해시 테이블입니다. obj는 객체 유형을 저장합니다. 모든 필드가 0 또는 NULL로 설정되면 PHP에서는 NULL을 의미하므로 5개의 필드가 8가지 유형의 값을 저장하는 데 사용됩니다.

ZEND_UINT REFCOUNT__GC

접미사 gc를 보면 이 필드가 가비지 수집과 관련되어 있음을 알 수 있습니다.

실제로는 이 zval을 가리키는 변수 수를 저장하는 카운터입니다. 변수가 생성되면 1, 즉 refcount = 1로 설정됩니다.

변수에 대해 다른 작업을 수행하면 해당 값이 변경됩니다.

b와 같은 일반적인 할당 작업은 refcount를 1만큼 증가시키는 반면 unset() 작업은 그에 따라 1을 감소시킵니다.

가비지 수집은 그 가치를 판단하여 수행할 수 있습니다. PHP5.3 이전에는 GC를 구현하기 위해 참조 카운팅 메커니즘이 사용되었습니다. zval의 참조 카운트가 0으로 감소하면 Zend 엔진은 zval을 가리키는 변수가 없다고 생각하고 zval이 차지한 메모리 공간을 해제합니다. zval. 그러나 참조 계산 메커니즘을 사용하는 것만으로는 순환 참조의 zval을 해제할 수 없으며 이로 인해 메모리 누수(Memory Leak)가 발생합니다.

5.3 이전에는 이 필드의 이름을 여전히 refcount라고 불렀습니다. 5.3 이후에는 순환 참조를 처리하기 위해 새로운 가비지 수집 알고리즘이 도입되었을 때 작성자는 오류가 나타나도록 하기 위해 수많은 매크로를 추가했습니다. 더 빠르게, 이름이 refcount__gc로 변경되어 모든 사람이 매크로를 사용하여 refcount를 작동하도록 했습니다.

마찬가지로 네 번째 필드 is_ref가 있습니다. 이 값은 PHP의 유형이 참조인지 여부를 나타냅니다.
PHP의 가비지 수집 메커니즘에 대해 알고 싶다면 PHP의 가비지 수집 메커니즘 블로그를 참조하세요.
참고: 변수는 기호라고도 합니다. 모든 기호는 기호 테이블에 존재하며, 서로 다른 범위는 서로 다른 기호 테이블을 사용합니다.

ZEND_UCHAR TYPE

这个字段用于表明变量属于 PHP 8 种类型的哪种。在 zend 内部，这些类型对应于下面的宏（代码位置 phpsrc/Zend/zend.h）：

#define IS_NULL     0#define IS_LONG     1#define IS_DOUBLE   2#define IS_BOOL     3#define IS_ARRAY    4#define IS_OBJECT   5#define IS_STRING   6#define IS_RESOURCE 7#define IS_CONSTANT 8#define IS_CONSTANT_ARRAY   9#define IS_CALLABLE 10

ZEND_UCHAR IS_REF__GC

这个字段用于标记变量是否是引用变量。对于普通的变量，该值为 0，而对于引用型的变量，该值为 1。这个变量会影响 zval 的共享、分离等。它也和 PHP 的垃圾回收有关。

PHP7中的zval

上述的 zval 结构，随着时间的发展，暴露出许多问题，例如占用空间大（24 字节）、不支持拓展、对象和引用效率差等，所以在 PHP7 的时候，对 zval 进行了较大的改变，现在它的结构是这样的：

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;
};

虽然看起来变得好大，但其实仔细看，它的字段都是联合体，这个新的 zval 在 64 位环境下，只需要 16 个字节（2 个指针 size）。PHP7 中的 zval，已经变成了一个值指针，它要么保存着原始值，要么保存着指向一个保存原始值的指针。

这部分内容来自鸟哥的GitHub。

总结

zval 是一种 C 语言实现的数据结构，功能是作为 PHP 变量的容器；
它保存了变量的各种信息（如类型和值），并为其他功能（如垃圾回收）提供支持；
在不同的 PHP 版本中，它的结构不同。PHP7 的 zval 占 16 个字节，PHP5 的要占 24 个字节。

参考

PHP内核探索之变量（1）变量的容器-Zval
PHP垃圾回收深入理解
深入理解PHP7之zval