PHP執行原理
php是一門應用非常簡單,開發效率極高的一門語言,其弱類型的變數能省去程式設計師大量的定義變數、類型轉換等的時間和精力。它是一種適用於web開發的動態語言。
多進程模型:這樣能做到進程間互相不受影響,對於進程的資源利用更快速、便捷
弱類型語言:和強類型語言C、C++、java等語言不同,php中變數的類型並不是一開始就確定的,他是在運行時才確定的,可以隱式或顯式的對其進行類型轉換,這就使其在開發中非常的靈活,程式設計師不需要關注變數類型的問題
Zend引擎+ 元件(ext)的模式降低內部的耦合
中間層(sapi)隔絕web server 和php
2. php的四層體系
Extensions
Sapi
上層應用
3. Sapi
4. php程式碼的執行流程
從圖中可以看出,php透過Zend引擎實現了一個典型的動態語言的執行過程:取得一段程式碼片段,經過詞法解析、語法解析等階段,原始程式被翻譯成一個個指令(opcodes),然後Zend虛擬機器順序執行這些指令。 PHP本身是用C語言實現的,因此最終呼叫的也是C語言的函數。 PHP的執行的核心是翻譯出來的一條一條指令,也即
opcodeOpcode是PHP程式執行的最基本單位
。一個opcode由兩個參數(op1,op2)、傳回值和處理函數組成。 PHP程式最終被翻譯為一組opcode處理函數的順序執行。
Zend hash table 實現了典型的hash表散列結構,同時透過附加一個雙向鍊錶,提供了正向、反向、遍歷數組的功能,結構如圖:
可以看到,在hash table中既有key->value形式的雜湊結構,也有雙向鍊錶模式,使得它能夠非常方便的支援快速查找和線性遍歷。
雜湊結構:Zend的雜湊結構是典型的hash表模型,透過鍊錶的方式來解決衝突。需要注意的是zend的hash table是一個自增長的資料結構,當hash表數目滿了之後,其本身會動態以2倍的方式擴容並重新元素位置。初始大小均為8。另外,在進行 key->value快速查找時候,zend本身也做了一些優化,透過空間換時間的方式加快速度。例如在每個元素中都會用一個變數 nKeyLength來標識key的長度以作快速判定。
雙向鍊錶:Zend hash table透過一個鍊錶結構,實現了元素的線性遍歷。理論上,做遍歷使用單向鍊錶就夠了,之所以使用雙向鍊錶,主要目的是為了快速刪除,避免遍歷。 Zend hash table是一種複合型的結構,作為數組使用時,即支援常見的關聯數組也能夠作為順序索引數字來使用,甚至允許2者的混合。
PHP關聯陣列:關聯陣列是典型的hash_table應用。一個查詢過程經過以下幾步(從程式碼可以看出,這是一個常見的hash查詢過程並增加一些快速判定加速查找):
01 getKeyHashValue h; 02 index = n & nTableMask; 03 Bucket *p = arBucket[index]; 04 while (p) { 05 if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) { 06 RETURN p->data; 07 } 08 p=p->next; 09 } 10 RETURN FALTURE;
PHP索引數組:索引數組就是我們常見的數組,透過下標訪問。例如 arr[0],Zend HashTable內部進行了歸一化處理,對於index類型key同樣分配了hash值和nKeyLength(為0)。內部成員變數 nNextFreeElement就是目前被指派的最大id,每次push後自動加一。正是這種歸一化處理,PHP才能夠實現關聯和非關聯的混合。 由於 push運算的特殊性,索引key在PHP數組中先後順序並不是透過下標大小來決定,而是由push的先後決定。 例如arr[1] = 2; arr[2] = 3;對於double類型的key,Zend HashTable會將他當做索引key處理
5.2 PHP變數的實作原理
PHP是一門弱型別語言,不嚴格區分變數的類型。 PHP的變數可以分為簡單型別(int、sting、bool)、集合型別(array, resource, object) 和常數(const),所有的變數在底層都所以同一種結構zval
zval是zend中非常重要的資料結構,用來標示並實作php的變量,其資料結構如下:
struct _zval_struct { zvalue_value value; /* value */ zend_uint refcount__gc; /* variable ref count */ zend_uchar type; /* active type */ zend_uchar is_ref__gc; /* if it is a ref variable */ }; typedef struct _zval_struct zval;
其中,
zval_value value是變數的實際值,具體來說是一個zvalue_value
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;
是一個計數器,用來保存多少變數(或符號,symbols )指向了該zval。在變數生成時,其refcount=1,典型的賦值運算如$a = $b會令zval的refcount加1,而unset操作會對應的減1。在PHP5.3之前,使用引用計數的機制來實作GC,如果一個zval的refcount較少到0,那麼Zend引擎會認為沒有任何變數指向該zval,因此會釋放該zval所佔的記憶體空間。但,事情有時並不會那麼簡單。後面我們會看到,單純的引用計數機制無法GC掉循環引用的zval,即使指向該zval的變數已經被unset,從而導致了記憶體洩漏(Memory Leak)。
此欄位用來表示變數的實際型別。 PHP中的變數包括四種標量類型(bool,int,float,string),兩種複合類型(array, object)和兩種特殊的類型(resource 和NULL)。在zend內部,這些型別對應到下面的巨集(程式碼位置 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
這個欄位用來標記變數是否是引用變數。對於普通的變量,該值為0,而對於引用型的變量,該值為1。這個變數會影響zval的共享、分離等
整數、浮點數是PHP中的基礎型之一,也是一個簡單型變數。對於整數和浮點數,在zvalue中直接儲存對應的值。其型別分別是long和double。
從zvalue結構可以看出,對於整數型,和c等強型別語言不同,PHP是不區分int、unsigned int、long、long long等型式的,對它來說,整數只有一種型別也就是long。由此,可以看出,在PHP裡面,整數的值範圍是由編譯器位數來決定而不是固定不變的。在php中如果整數越界了會發生什麼事? php會自動將整數轉換成浮點數型別
對於浮點數,類似整數,它也不區分float和double而是統一隻有double一種型別
和整數一樣,字元變數也是PHP中的基礎型別和簡單型變數。透過zvalue結構可以看出,在PHP中,字串是由指向實際資料的指標和長度結 構體組成,這點和c++中的string比較類似。由於透過一個實際變數表示長度,和c不同,它的字串可以是2進位資料(包含0),同時在PHP中, 求字串長度strlen是O(1)運算
常見的字串拼接方式及速度比較:
假設有以下4個變數:strA='123'; strB = '456'; intA=123; intB=456;
現在對如下的幾種字串拼接方式做一個比較和說明:
1 res = strA.strB和res = “strAstrB”
這種情況下,zend會重新malloc一塊記憶體並進行對應處理,其速度一般。
2 strA = strA.strB
這種是速度最快的,zend會在當前strA基礎上直接relloc,避免重複拷貝
3 res = intA.intB
這種速度較慢,因為需要做式的格式轉換,實際編寫程式中也應該注意盡量避免
4 strA = sprintf (“%s%s”,strA,strB);
這會是最慢的一種方式,因為sprintf在PHP中並不是語言結構,本身對於格式辨識與處理就需要耗費比較多時間,另外本身機制也是malloc。不過sprintf的方式最具可讀性,實際中可以根據具體情況靈活選擇。
PHP的陣列是透過Zend Hash Table來天然實作。
foreach操作如何實現? 對一個陣列的foreach就是透過遍歷hashtable中的雙向鍊錶完成。對於索引數組,通過foreach遍 歷效率比for高很多,省去了key->value的查找。 count操作直接呼叫 HashTable->NumOfElements,O(1)操作。對於’123’這樣的字串,zend會轉換為其整數形 式。 arr[‘123’]和arr[123]
引用計數在記憶體回收、字串操作等地方使用非常廣泛。 Zval的引用計數透過成員變數is_ref和ref_count實現,透過引用計數,多個變數可以共享同一份資料。避免頻繁拷貝帶來的大量消耗。當進行賦值操作時,zend將變數指向相同的zval同時ref_count++,在unset操作時,對應的ref_count-1。只有ref_count減為0時才會真正執行銷毀操作。 如果是引用賦值,則zend會修改is_ref為1。
PHP變數透過引用計數實現變數共享數據,那如果改變其中一個變數值呢?當試圖寫入一個變數時,Zend若發現該變數指向的zval被多個變數共享,則為其複製一份ref_count為1的zval,並遞減原zval的refcount,這個過程稱為「zval分離」。可見,只有在有寫操作發生時zend才進行拷貝操作,因此也叫copy-on-write(寫時拷貝)
對於引用型變量,其要求和非引用型相反,引用賦值的變量間必須是捆綁的,修改一個變數就修改了所有捆綁變數。
PHP中的局部變數和全域變數是如何實現的?對於一個請求,任意時刻PHP都可以看到兩個符號表(symbol_table和 active_symbol_table),前者用來維護全域變數。後者是指針,指向目前活動的變數符號表,當程式進入某個函數時,zend 就會為它指派一個符號表x同時將active_symbol_table指向a。透過這樣的方式實現全域、局部變數的區分。
取得變數值:PHP的符號表是透過hash_table實現的,對於每個變數都分配唯一標識,取得的時候根據標識從表中找到對應zval返回。
函數中使用全域變數:在函數中,我們可以透過明確申明global來使用全域變數。 在active_symbol_table中建立symbol_table中同名變數的引用(引用變數的值要更新大家會一起更新),如果symbol_table中沒有同名變數則會先建立。
參考:
http://www.php.cn/
http://www.php.cn/
[http://www.php.cn/
PHP執行原理
php是一門應用非常簡單,開發效率極高的一門語言,其弱類型的變數能省去程式設計師大量的定義變數、類型轉換等的時間和精力。它是一種適用於web開發的動態語言。
多進程模型:這樣能做到進程間互相不受影響,對於進程的資源利用更快速、便捷
弱類型語言:和強類型語言C、C++、java等語言不同,php中變數的類型並不是一開始就確定的,他是在運行時才確定的,可以隱式或顯式的對其進行類型轉換,這就使其在開發中非常的靈活,程式設計師不需要關注變數類型的問題
Zend引擎+ 元件(ext)的模式降低內部的耦合
中間層(sapi)隔絕web server 和php
2. php的四層體系
Extensions
Sapi
上層應用
3. Sapi
4. php程式碼的執行流程
從圖中可以看出,php透過Zend引擎實現了一個典型的動態語言的執行過程:取得一段程式碼片段,經過詞法解析、語法解析等階段,原始程式被翻譯成一個個指令(opcodes),然後Zend虛擬機器順序執行這些指令。 PHP本身是用C語言實現的,因此最終呼叫的也是C語言的函數。 PHP的執行的核心是翻譯出來的一條一條指令,也即
opcodeOpcode是PHP程式執行的最基本單位
。一個opcode由兩個參數(op1,op2)、傳回值和處理函數組成。 PHP程式最終被翻譯為一組opcode處理函數的順序執行。
Zend hash table 實現了典型的hash表散列結構,同時透過附加一個雙向鍊錶,提供了正向、反向、遍歷數組的功能,結構如圖:
可以看到,在hash table中既有key->value形式的雜湊結構,也有雙向鍊錶模式,使得它能夠非常方便的支援快速查找和線性遍歷。
雜湊結構:Zend的雜湊結構是典型的hash表模型,透過鍊錶的方式來解決衝突。需要注意的是zend的hash table是一個自增長的資料結構,當hash表數目滿了之後,其本身會動態以2倍的方式擴容並重新元素位置。初始大小均為8。另外,在進行 key->value快速查找時候,zend本身也做了一些優化,透過空間換時間的方式加快速度。例如在每個元素中都會用一個變數 nKeyLength來標識key的長度以作快速判定。
雙向鍊錶:Zend hash table透過一個鍊錶結構,實現了元素的線性遍歷。理論上,做遍歷使用單向鍊錶就夠了,之所以使用雙向鍊錶,主要目的是為了快速刪除,避免遍歷。 Zend hash table是一種複合型的結構,作為數組使用時,即支援常見的關聯數組也能夠作為順序索引數字來使用,甚至允許2者的混合。
PHP關聯陣列:關聯陣列是典型的hash_table應用。一個查詢過程經過以下幾步(從程式碼可以看出,這是一個常見的hash查詢過程並增加一些快速判定加速查找):
01 getKeyHashValue h; 02 index = n & nTableMask; 03 Bucket *p = arBucket[index]; 04 while (p) { 05 if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) { 06 RETURN p->data; 07 } 08 p=p->next; 09 } 10 RETURN FALTURE;
PHP索引數組:索引數組就是我們常見的數組,透過下標訪問。例如 arr[0],Zend HashTable內部進行了歸一化處理,對於index類型key同樣分配了hash值和nKeyLength(為0)。內部成員變數 nNextFreeElement就是目前被指派的最大id,每次push後自動加一。正是這種歸一化處理,PHP才能夠實現關聯和非關聯的混合。 由於 push運算的特殊性,索引key在PHP數組中先後順序並不是透過下標大小來決定,而是由push的先後決定。 例如arr[1] = 2; arr[2] = 3;對於double類型的key,Zend HashTable會將他當做索引key處理
5.2 PHP變數的實作原理
PHP是一門弱型別語言,不嚴格區分變數的類型。 PHP的變數可以分為簡單型別(int、sting、bool)、集合型別(array, resource, object) 和常數(const),所有的變數在底層都所以同一種結構zval
zval是zend中非常重要的資料結構,用來標示並實作php的變量,其資料結構如下:
struct _zval_struct { zvalue_value value; /* value */ zend_uint refcount__gc; /* variable ref count */ zend_uchar type; /* active type */ zend_uchar is_ref__gc; /* if it is a ref variable */ }; typedef struct _zval_struct zval;
其中,
zval_value value是變數的實際值,具體來說是一個zvalue_value
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;
是一個計數器,用來保存多少變數(或符號,symbols )指向了該zval。在變數生成時,其refcount=1,典型的賦值運算如$a = $b會令zval的refcount加1,而unset操作會對應的減1。在PHP5.3之前,使用引用計數的機制來實作GC,如果一個zval的refcount較少到0,那麼Zend引擎會認為沒有任何變數指向該zval,因此會釋放該zval所佔的記憶體空間。但,事情有時並不會那麼簡單。後面我們會看到,單純的引用計數機制無法GC掉循環引用的zval,即使指向該zval的變數已經被unset,從而導致了記憶體洩漏(Memory Leak)。
此欄位用來表示變數的實際型別。 PHP中的變數包括四種標量類型(bool,int,float,string),兩種複合類型(array, object)和兩種特殊的類型(resource 和NULL)。在zend內部,這些型別對應到下面的巨集(程式碼位置 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
這個欄位用來標記變數是否是引用變數。對於普通的變量,該值為0,而對於引用型的變量,該值為1。這個變數會影響zval的共享、分離等
整數、浮點數是PHP中的基礎型之一,也是一個簡單型變數。對於整數和浮點數,在zvalue中直接儲存對應的值。其型別分別是long和double。
從zvalue結構可以看出,對於整數型,和c等強型別語言不同,PHP是不區分int、unsigned int、long、long long等型式的,對它來說,整數只有一種型別也就是long。由此,可以看出,在PHP裡面,整數的值範圍是由編譯器位數來決定而不是固定不變的。在php中如果整數越界了會發生什麼事? php會自動將整數轉換成浮點數型別
對於浮點數,類似整數,它也不區分float和double而是統一隻有double一種型別
和整數一樣,字元變數也是PHP中的基礎型別和簡單型變數。透過zvalue結構可以看出,在PHP中,字串是由指向實際資料的指標和長度結 構體組成,這點和c++中的string比較類似。由於透過一個實際變數表示長度,和c不同,它的字串可以是2進位資料(包含0),同時在PHP中, 求字串長度strlen是O(1)運算
常見的字串拼接方式及速度比較:
假設有以下4個變數:strA='123'; strB = '456'; intA=123; intB=456;
現在對如下的幾種字串拼接方式做一個比較和說明:
1 res = strA.strB和res = “strAstrB”
這種情況下,zend會重新malloc一塊記憶體並進行對應處理,其速度一般。
2 strA = strA.strB
這種是速度最快的,zend會在當前strA基礎上直接relloc,避免重複拷貝
3 res = intA.intB
這種速度較慢,因為需要做式的格式轉換,實際編寫程式中也應該注意盡量避免
4 strA = sprintf (“%s%s”,strA,strB);
這會是最慢的一種方式,因為sprintf在PHP中並不是語言結構,本身對於格式辨識與處理就需要耗費比較多時間,另外本身機制也是malloc。不過sprintf的方式最具可讀性,實際中可以根據具體情況靈活選擇。
PHP的陣列是透過Zend Hash Table來天然實作。
foreach操作如何實現? 對一個陣列的foreach就是透過遍歷hashtable中的雙向鍊錶完成。對於索引數組,通過foreach遍 歷效率比for高很多,省去了key->value的查找。 count操作直接呼叫 HashTable->NumOfElements,O(1)操作。對於’123’這樣的字串,zend會轉換為其整數形 式。 arr[‘123’]和arr[123]
引用計數在記憶體回收、字串操作等地方使用非常廣泛。 Zval的引用計數透過成員變數is_ref和ref_count實現,透過引用計數,多個變數可以共享同一份資料。避免頻繁拷貝帶來的大量消耗。當進行賦值操作時,zend將變數指向相同的zval同時ref_count++,在unset操作時,對應的ref_count-1。只有ref_count減為0時才會真正執行銷毀操作。 如果是引用賦值,則zend會修改is_ref為1。
PHP變數透過引用計數實現變數共享數據,那如果改變其中一個變數值呢?當試圖寫入一個變數時,Zend若發現該變數指向的zval被多個變數共享,則為其複製一份ref_count為1的zval,並遞減原zval的refcount,這個過程稱為「zval分離」。可見,只有在有寫操作發生時zend才進行拷貝操作,因此也叫copy-on-write(寫時拷貝)
對於引用型變量,其要求和非引用型相反,引用賦值的變量間必須是捆綁的,修改一個變數就修改了所有捆綁變數。
PHP中的局部變數和全域變數是如何實現的?對於一個請求,任意時刻PHP都可以看到兩個符號表(symbol_table和 active_symbol_table),前者用來維護全域變數。後者是指針,指向目前活動的變數符號表,當程式進入某個函數時,zend 就會為它指派一個符號表x同時將active_symbol_table指向a。透過這樣的方式實現全域、局部變數的區分。
取得變數值:PHP的符號表是透過hash_table實現的,對於每個變數都分配唯一標識,取得的時候根據標識從表中找到對應zval返回。
函數中使用全域變數:在函數中,我們可以透過明確申明global來使用全域變數。 在active_symbol_table中建立symbol_table中同名變數的引用(引用變數的值要更新大家會一起更新),如果symbol_table中沒有同名變數則會先建立。
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