第一节 变量的结构

每门计算机语言都需要一些容器来保存变量数据。在一些语言当中，变量都有特定的类型，如字符串，数组，对象等等。比如C和Pascal就属于这种。而php则没有这样的类型。在PHP中，一个变量在某一行是字符串，可能到下一行就变成了数字。变量可以经常在不同的类型间轻易的转化，甚至是自动的转换。 PHP之所以成为一个简单并且强大的语言，很大一部分的原因是它拥有弱类型的变量。但是有些时候这也会带来一些问题。在PHP内部，所有的变量都保存在zval结构中，也就是说，zval使用同一种结构存储了包括int、array、string等不同数据类型。它不仅仅包含变量的值，也包含变量的类型。变量容器中包含一些Zend引擎用来区分是否引用的字段。同时它也包含这个值的引用计数。

那么，zval是如何做到的呢，下面我们一起来揭开面纱。

一.PHP变量类型在内核中的存储结构

PHP是一种弱类型的语言，这就意味着在声明或使用变量的时候，并不需要显式指明其数据类型。但是，PHP是由Ｃ来实现的，大家都知道Ｃ对变量的类型管理是非常严格的，强类型的Ｃ是这样实现弱类型的PHP变量类型的:

1.在PHP中，存在8种变量类型，可以分为三类

• 标量类型： boolean integer float(double) string
• 复合类型： array object
• 特殊类型： resource NULL

在变量声明的开始，ZE判断用户变量的类型，并存入到以下zval结构体中。zval结构体定义在Zend/zend.h文件，其代码如下：

typedef struct _zval_struct zval;
...
struct _zval_struct {
    /* Variable information */
    zvalue_value value;     /* value */
    zend_uint refcount__gc;
    zend_uchar type;    /* active type */
    zend_uchar is_ref__gc;
};

2.初始化变量类型:

在上面的结构体中有四个值，其含义为：

在PHP5.3之后，由于引入了垃圾收集机制，引用计数和是否为引用的属性名为refount__gc和is_ref_gc。在此之前为refcount和is__ref。

在变量的初始化过程中，ZE会将变量的类型（type）值根据其变量类型置为：IS_NULL, IS_BOOL, IS_LONG, IS_DOUBLE, IS_STRING, IS_ARRAY, IS_OBJECT, IS_RESOURCE 之一。

PHP的实现中，如何判断变量是属于哪种类型的呢？(下节介绍）

二.变量的值在_zval_value中的存储

在上面大家不难发现，所有的php变量都是存储于zval结构中，其中变量值存储在zvalue_value联合体中：

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

各种类型的数据会使用不同的方法来进行变量值的存储，其对应变量的赋值方式：

• 一般类型

 Z_TYPE_P(z)=IS_BOOL/LONG;  Z_LVAL_P(z)=((b)!=0); 

 Z_TYPE_P(z)=IS_NULL; 

 Z_TYPE_P(z) = IS_RESOURCE;  Z_LVAL_P(z) = l; 

• 字符串Sting

字符串类型的存储有别于上述一般类型，因为C中的字符串变量实际上是指向一个字符数组的头指针。所以，PHP在实现字符串变量时，也采用指针的方式，在_zvalue_value数据结构中，存在下面的结构体内，其中*val就存储了指向字符串的指针，而len则存储了字符的长度。

struct {
    char *val;
    int len;
} str;

从这里可以看出strlen()函数是不会重新计算字符串长度的，只是返回str结构体中的len的值。

• 数组Array

数组是PHP中最常用，也是最强大变量类型，它可以存储其他类型的数据，而且提供各种内置操作函数。数组的存储相对于其他变量要复杂一些，需要使用其它两种数据结构HashTable和Bucket。

typedef struct _hashtable { 
    uint nTableSize;        // hash Bucket的大小,最小为8,以2x增长。
    uint nTableMask;        // nTableSize-1 ， 索引取值的优化
    uint nNumOfElements;    // hash Bucket中当前存在的元素个数, count()函数会直接返回此值 
    ulong nNextFreeElement; // 标记hash Bucket当前索引数
    Bucket *pInternalPointer;   // 当前遍历的指针（foreach比for快的原因之一）
    Bucket *pListHead;          // 存储数组头元素指针
    Bucket *pListTail;          // 存储数组尾元素指针
    Bucket **arBuckets;         // 存储hash数组
    dtor_func_t pDestructor;
    zend_bool persistent;
    unsigned char nApplyCount; // 标记当前hash Bucket被递归访问的次数（防止多次递归）
    zend_bool bApplyPRotection;// 标记当前hash桶允许不允许多次访问，不允许时，最多只能递归3次
#if ZEND_DEBUG
    int inconsistent;
#endif
} HashTable;
 
....
 
typedef struct bucket {
    ulong h;            //对char *key进行hash后的值,或者是用户指定的数字索引值
    uint nKeyLength;    //hash关键字的长度,如果数组索引为数字，此值为0
    void *pData;        //指向value，一般是用户数据的副本,如果是指针数据，则指向pDataPtr
    void *pDataPtr;     //如果是指针数据,此值会指向真正的value,同时上面pData会指向此值
    struct bucket *pListNext;   //整个hash表的下一元素
    struct bucket *pListLast;
    struct bucket *pNext;       //存放在同一个hash Bucket内的下一个元素
    struct bucket *pLast;
    char arKey[1];  
    /*存储字符索引，此项必须放在最未尾，因为此处只字义了1个字节，存储的实际上是指向char *key的值，
    这就意味着可以省去再赋值一次的消耗，而且，有时此值并不需要，所以同时还节省了空间。
    */
} Bucket;

从代码中不难发现，数组的存储是由_zval_struct ， _zvalue_value，HashTable，Bucket 共同完成的。上面的注释中标出了结构中的主要属性的作用。

• 对象Object

对象是一种复合型的数据，其需要存储较多元化的数据，如属性，方法，以及自身的一些性质。对象在PHP中是使用一种zend_object_value的结构体来存放。其代码如下：

typedef struct _zend_object_value {
    zend_object_handle handle;  //  unsigned int类型，是
    zend_object_handlers *handlers;
} zend_object_value;

handle字段是 EG(objects_store).object_buckets的索引，用来存取对应对象的相关数据。zend_object_handlers是一个包含许多方法指针的结构体。关于这个结构体及对象相关的类的结构_zend_class_entry，将在第五章节作详细介绍。