PHP7의 zval 구조 및 참조 계산 메커니즘에 대한 자세한 설명

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최근 PHP7 가비지 컬렉션에 대한 정보를 확인하던 중 인터넷의 일부 코드 예제를 로컬 환경에서 실행할 때 다른 결과가 나와 매우 혼란스러웠습니다. 주의 깊게 생각해 보면 문제를 찾는 것이 어렵지 않습니다. 이 기사의 대부분은 PHP5에서 가져온 것입니다. 이는 새로운 zval 컨테이너의 참조 계산 메커니즘을 설명하는 데 중점을 둡니다. 나를 깨우쳐주세요.

PHP7의 새로운 zval 구조

은밀히 이야기하지 말고 먼저 코드를 살펴보겠습니다!

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

이 구조에 대한 자세한 설명은 기사 마지막 부분에 있는 Niao 형제의 기사를 참조하세요. 여기서는 몇 가지 핵심 사항만 제시하겠습니다.

PHP7의 변수
• 변수 이름

  과 변수 값 두 부분으로 나누어져 있으며, 각각 zval_struct와 그 안에 선언된 값에 해당합니다zval_struct 和在其中声明的 value

• zval_struct.value 中的 zend_long 、double 都是简单数据类型，能够直接储存具体的值，而其他复杂数据类型储存一个指向其他数据结构的指针

• PHP7 中，引用计数器储存在 value 中而不是 zval_struct

• NULL、布尔型都属于没有值的数据类型（其中布尔型通过 IS_FALSE 和 IS_TRUE 两个常量来标记），自然也就没有引用计数

• 引用（REFERENCE）变为了一种数据结构而不再只是一个标记位了，它的结构如下：

struct _zend_reference {
    zend_refcounted_h gc;
    zval              val;
}

• zend_reference 作为 zval_struct 中包含的一种 value 类型，也拥有自己的 val 值，这个值是指向一个 zval_struct.value 的。他们都拥有自己的引用计数器。

引用计数器用来记录当前有多少 zval 指向同一个 zend_value。

针对第六点，请看如下代码：

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

此时的数据结构是这样的：

$a 与 $b 各拥有一个 zval_struct 容器，并且其中的 value 都指向同一个 zend_reference 结构，zend_reference 内嵌一个 val 结构， 指向同一个 zend_string，字符串的内容就储存在其中。

而 $c 也拥有一个 zval_struct，而它的 value 在初始化的时候可以直接指向上面提到的 zend_string ，这样在拷贝时就不会产生复制。

下面我们就聊一聊在这种全新的 zval 结构中，会出现的种种现象，和这些现象背后的原因。

问题

一. 为什么某些变量的引用计数器的初始值为 0

现象

$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

在 PHP7 中，为一个变量赋值的时候，包含了两部分操作：

1、为符号量（即变量名）申请一个 zval_struct 结构

2、将变量的值储存到 zval_struct.value 中 对于 zval 在 value 字段中能保存下的值，就不会在对他们进行引用计数，而是在拷贝的时候直接赋值，这部分类型有：

• IS_LONG
• IS_DOUBLE

即我们在 PHP 中的整形与浮点型。

那么 var_str 的 refcount 为什么也是 0 呢？  
这就牵扯到 PHP 中字符串的两种类型：

1、interned stringzval_struct.value <code>zend_long 및 의 double은 둘 다

단순 데이터 유형

으로 특정 값을 직접 저장할 수 있는 반면, 복잡한 데이터 유형은 다른 데이터 구조에 대한 포인터를 저장합니다.

Pointer

PHP7에서는 참조 카운터가 zval_structvalue에 저장됩니다. /li>

🎜🎜NULL🎜, 🎜Boolean 🎜모두 🎜값이 없는 데이터 유형🎜에 속합니다(부울 유형은 IS_FALSE 및 IS_TRUE라는 두 가지 상수로 표시됨). 당연히 참조 횟수가 없습니다🎜 🎜🎜🎜Reference🎜(REFERENCE)는 단순한 마크 비트가 아닌 데이터 구조가 되었습니다. 그 구조는 다음과 같습니다: 🎜

 $str = '233';    // 静态字符串

🎜🎜🎜 zval_struct에 포함된 value 유형인 zend_reference에는 를 가리키는 자체 <code>val 값도 있습니다. zval_struct.value code>. 그들은 모두 자신만의 🎜참조 카운터🎜를 가지고 있습니다. 🎜

참조 카운터는 현재 동일한 zend_value를 가리키는 zval 수를 기록하는 데 사용됩니다.

🎜6번째 코드는 다음 코드를 참고하세요.🎜

 $str = '233' . time();

🎜 이때의 데이터 구조는 다음과 같습니다.🎜🎜$a와 $b는 각각 zval_struct 컨테이너를 가지며, 값은 모두 동일한 zend_reference 구조를 가리키고 zend_reference는 val 구조를 포함하여 동일한 zend_string , 🎜string🎜의 내용이 여기에 저장됩니다. 🎜🎜$c에는 zval_struct도 있으며 해당 값은 초기화 중에 위에서 언급한 zend_string을 직접 가리킬 수 있으므로 복사 중에 복사가 발생하지 않습니다. 🎜🎜이 새로운 zval 구조에서 발생할 수 있는 다양한 현상과 이러한 현상이 발생하는 이유에 대해 이야기해 보겠습니다. 🎜🎜Question🎜

🎜1. 일부 변수의 참조 카운터 초기값이 0🎜

현상

$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
**********/

원인

🎜인 이유는 PHP7에서는 변수에 값을 할당할 때 작업의 두 부분이 포함됩니다: 🎜🎜1. 기호 수량에 대한 zval_struct 구조 적용(예: 변수 이름) 🎜🎜2. zval_struct의 변수. <code>zval이 value의 value 필드에 저장할 수 있는 값의 경우 참조 계산되지는 않지만 복사할 때 할당 🎜을 직접 복사할 수 있습니다. 이러한 유형에는 🎜

🎜IS_LONG🎜IS_DOUBLE

🎜즉, PHP의 🎜정수🎜 및 🎜부동 소수점🎜이 포함됩니다. 🎜🎜그럼 var_str의 참조 횟수도 0인 이유는 무엇인가요?
여기에는 PHP의 두 가지 유형의 문자열이 포함됩니다: 🎜🎜1. 인터닝된 문자열 내부 문자열(함수 이름, 클래스 이름, 변수 이름, 정적 문자열): 🎜

$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)
**********/

🎜2. 🎜

$array = [1, 2, time()];

🎜🎜내부 문자열🎜의 경우 문자열의 내용은 C 언어의 정적 변수 영역에 정의된 문자열과 동일한 유일한 상수입니다. 🎜전체 요청 기간 동안 요청은 다음과 같습니다. 완료 후 균일하게 소멸되고 해제됩니다🎜 당연히 참조 카운팅을 통해 메모리 관리를 수행할 필요가 없습니다. 🎜

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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위 내용은 PHP7의 zval 구조 및 참조 계산 메커니즘에 대한 자세한 설명의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!