变量在 PHP7 内部的实现(一)(3)

首先需要注意的是现在 value 联合体需要的内存是 8 个字节而不是 16。它只会直接存储整型(lval)或者浮点型(dval)数据,其他情况下都是指针(上面提到过,指针占用 8 个字节,最下面的结构体由两个 4 字节的无符号整型组成)。上面所有的指针类型(除了特殊标记的)都有一个同样的头(zend_refcounted)用来存储引用计数:

typedef struct _zend_refcounted_h { uint32_t refcount; /* reference counter 32-bit */ union { struct { ZEND_ENDIAN_LOHI_3( zend_uchar type, zend_uchar flags, /* used for strings & objects */ uint16_t gc_info) /* keeps GC root number (or 0) and color */ } v; uint32_t type_info; } u; } zend_refcounted_h;

现在,这个结构体肯定会包含一个存储引用计数的字段。除此之外还有 type、flags 和 gc_info。type 存储的和 zval 中的 type 相同的内容,这样 GC 在不存储 zval 的情况下单独使用引用计数。flags 在不同的数据类型中有不同的用途,这个放到下一部分讲。

gc_info 和 PHP5 中的 buffered 作用相同,不过不再是位于根缓冲区的指针,而是一个索引数字。因为以前根缓冲区的大小是固定的(10000 个元素),所以使用一个 16 位(2 字节)的数字代替 64 位(8 字节)的指针足够了。gc_info 中同样包含一个『颜色』位用于回收时标记结点。

zval 内存管理

上文提到过 zval 需要的内存不再单独从堆上分配。但是显然总要有地方来存储它,所以会存在哪里呢?实际上大多时候它还是位于堆中(所以前文中提到的地方重点不是堆,而是单独分配),只不过是嵌入到其他的数据结构中的,比如 hashtable 和 bucket 现在就会直接有一个 zval 字段而不是指针。所以函数表编译变量和对象属性在存储时会是一个 zval 数组并得到一整块内存而不是散落在各处的 zval 指针。之前的 zval * 现在都变成了 zval。

之前当 zval 在一个新的地方使用时会复制一份 zval * 并增加一次引用计数。现在就直接复制 zval 的值(忽略 u2),某些情况下可能会增加其结构指针指向的引用计数(如果在进行计数)。

那么 PHP 怎么知道 zval 是否正在计数呢?不是所有的数据类型都能知道,因为有些类型(比如字符串或数组)并不是总需要进行引用计数。所以 type_info 字段就是用来记录 zval 是否在进行计数的,这个字段的值有以下几种情况:

#define IS_TYPE_CONSTANT (1<<0) /* special */ #define IS_TYPE_IMMUTABLE (1<<1) /* special */ #define IS_TYPE_REFCOUNTED (1<<2) #define IS_TYPE_COLLECTABLE (1<<3) #define IS_TYPE_COPYABLE (1<<4) #define IS_TYPE_SYMBOLTABLE (1<<5) /* special */

注:在 7.0.0 的正式版本中,上面这一段宏定义的注释这几个宏是供 zval.u1.v.type_flags 使用的。这应该是注释的错误,因为这个上述字段是 zend_uchar 类型。

type_info 的三个主要的属性就是『可计数』(refcounted)、『可回收』(collectable)和『可复制』(copyable)。计数的问题上面已经提过了。『可回收』用于标记 zval 是否参与循环,不如字符串通常是可计数的,但是你却没办法给字符串制造一个循环引用的情况。

是否可复制用于表示在复制时是否需要在复制时制造(原文用的 "duplication" 来表述,用中文表达出来可能不是很好理解)一份一模一样的实体。"duplication" 属于深度复制,比如在复制数组时,不仅仅是简单增加数组的引用计数,而是制造一份全新值一样的数组。但是某些类型(比如对象和资源)即使 "duplication" 也只能是增加引用计数,这种就属于不可复制的类型。这也和对象和资源现有的语义匹配(现有,PHP7 也是这样,不单是 PHP5)。

下面的表格上标明了不同的类型会使用哪些标记(x 标记的都是有的特性)。『简单类型』(simple types)指的是整型或布尔类型这些不使用指针指向一个结构体的类型。下表中也有『不可变』(immutable)的标记,它用来标记不可变数组的,这个在下一部分再详述。

interned string(保留字符)在这之前没有提过,其实就是函数名、变量名等无需计数、不可重复的字符串。

| refcounted | collectable | copyable | immutable
----------------+------------+-------------+----------+----------
simple types    |            |             |          |
string          |      x     |             |     x    |
interned string |            |             |          |
array           |      x     |      x      |     x    |
immutable array |            |             |          |     x
object          |      x     |      x      |          |
resource        |      x     |             |          |
reference       |      x     |             |          |

要理解这一点,我们可以来看几个例子,这样可以更好的认识 zval 内存管理是怎么工作的。

下面是整数行为模式,在上文中 PHP5 的例子的基础上进行了一些简化 :

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