变量的赋值和销毁

在强类型的语言当中，当使用一个变量之前，我们需要先声明这个变量。然而，对于PHP来说，在使用一个变量时，我们不需要声明，也不需要初始化，直接对其赋值就可以使用，这是如何实现的？

变量的声明和赋值

在PHP中没有对常规变量的声明操作，如果要使用一个变量，直接进行赋值操作即可。在赋值操作的同时已经进行声明操作。一个简单的赋值操作：

  1. $a = 10;

使用VLD扩展查看其生成的中间代码为 ASSIGN。依此，我们找到其执行的函数为 ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_HANDLER。（找到这个函数的方法之一：$a为CV，10为CONST，操作为ASSIGN。其他方法可以参见opcode处理函数查找）CV是PHP在5.1后增加的一个在编译期的缓存。如我们在使用VLD查看上面的PHP代码生成的中间代码时会看到：

  1. compiled vars:  !0 = $a

这个$a变量就是op_type为IS_CV的变量。

IS_CV值的设置是在语法解析时进行的。 参见Zend/zend_complie.c文件中的zend_do_end_variable_parse函数。

在这个函数中，获取这个赋值操作的左值和右值的代码为：

  1. zval *value = &opline->op2.u.constant;
  2. zval **variable_ptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, 
  3.                                     EX(Ts), BP_VAR_W TSRMLS_CC);

由于右值为一个数值，我们可以理解为一个常量，则直接取操作数存储的constant字段，关于这个字段的说明将在后面的虚拟机章节说明。左值是通过 _get_zval_ptr_ptr_cv函数获取zval值。

  1. static zend_always_inline zval **_get_zval_ptr_ptr_cv(const znode *node, const temp_variable *Ts, int type TSRMLS_DC)
  2. {
  3.     zval ***ptr = &CV_OF(node->u.var);
  4.  
  5.     if (UNEXPECTED(*ptr == NULL)) {
  6.         return _get_zval_cv_lookup(ptr, node->u.var, type TSRMLS_CC);
  7.     }
  8.     return *ptr;
  9. }
  10.  
  11. // 函数中的CV_OF宏定义
  12. #define CV_OF(i)     (EG(current_execute_data)->CVs[i])

_get_zval_ptr_ptr_cv函数程序会先判断变量是否存在于EX(CVs)，如果存在则直接返回，否则调用_get_zval_cv_lookup，通过HastTable操作在EG(active_symbol_table)表中查找变量。虽然HashTable的查找操作已经比较快了，但是与原始的数组操作相比还是不在一个数量级。这就是CV类型变量的性能优化点所在。CV以数组的方式缓存变量所在HashTable的值，以取得对变量更快的访问速度。

如果变量不在EX(CVs)中，程序会调用_get_zval_cv_lookup。从而最后的调用顺序为：[_get_zval_ptr_ptr_cv] —> [_get_zval_cv_lookup]在_get_zval_cv_lookup函数中关键代码为：

  1. zend_hash_quick_find(EG(active_symbol_table), cv->name, cv->name_len+1, 
  2.                                     cv->hash_value, (void **)ptr)

这是一个HashTable的查找函数，它的作用是从EG(active_symbol_table)中查找名称为cv->name的变量，并将这个值赋值给ptr。最后，这个在符号表中找到的值将传递给ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_HANDLER函数的variable_ptr_ptr变量。

以上是获取左值和右值的过程，在这步操作后将执行赋值操作的核心操作—赋值。赋值操作是通过调用zend_assign_to_variable函数实现。在zend_assign_to_variable函数中，赋值操作分为好几种情况来处理，在程序中就是以几层的if语句体现。

情况一：赋值的左值存在引用（即zval变量中is_ref__gc字段不为0），并且左值不等于右值

这种情形描述起来比较抽象，如下面的示例：

  1. $a = 10;
  2. $b = &$a;
  3.  
  4. xdebug_debug_zval('a');
  5.  
  6. $a = 20;
  7. xdebug_debug_zval('a');

试想，如果我们来做这个$b = &$a;的底层实现，我们可能会这样做：

  • 判断左值是不是已经被引用过了;
  • 左值已经被引用，则不改变左值的引用计数，将右值赋与左值;
    事实上，ZE也是用同样的方法来实现，其代码如下：
  1. if (PZVAL_IS_REF(variable_ptr)) {
  2.     if (variable_ptr!=value) {
  3.         zend_uint refcount = Z_REFCOUNT_P(variable_ptr);
  4.  
  5.         garbage = *variable_ptr;
  6.         *variable_ptr = *value;
  7.         Z_SET_REFCOUNT_P(variable_ptr, refcount);
  8.         Z_SET_ISREF_P(variable_ptr);
  9.         if (!is_tmp_var) {
  10.             zendi_zval_copy_ctor(*variable_ptr);
  11.         }
  12.         zendi_zval_dtor(garbage);
  13.         return variable_ptr;
  14.     }
  15. }

PZVAL_IS_REF(variable_ptr)判断is_ref__gc字段是否为0。在左值不等于右值的情况下执行操作。所有指向这个zval容器的变量的值都变成了*value。并且引用计数的值不变。下面是这种情况的一个示例：

上面的例子的输出结果：

  1. a:
  2. (refcount=2, is_ref=1),int 10
  3. a:
  4. (refcount=2, is_ref=1),int 20

情况二：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为1，左值等于右值

在这种情况下，应该是什么都不会发生吗？看一个示例：

  1. $a = 10;
  2. $a = $a;

看上去真的像是什么都没有发生，左值的引用计数还是1，值仍是10 。然而在这个赋值过程中，$a的引用计数经历了一次加一和一次减一的操作。如以下代码：

  1. if (Z_DELREF_P(variable_ptr)==0) {  //  引用计数减一操作
  2.         if (!is_tmp_var) {
  3.             if (variable_ptr==value) {
  4.                 Z_ADDREF_P(variable_ptr);   //  引用计数加一操作
  5.             }
  6. ...//省略

情况三：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为1，右值存在引用

用一个PHP的示例来描述一下这种情况：

  1. $a = 10;
  2. $b = &$a;
  3. $c = $a;

这里的$c = $a;的操作就是我们所示的第三种情况。对于这种情况，ZEND内核直接创建一个新的zval容器，左值的值为右值，并且左值的引用计数为1。也就是说，这种情形$c不会与$a指向同一个zval。其内核实现代码如下：

  1.  
  2. garbage = *variable_ptr;
  3. *variable_ptr = *value;
  4. INIT_PZVAL(variable_ptr);   //  初始化一个新的zval变量容器
  5. zval_copy_ctor(variable_ptr);   
  6. zendi_zval_dtor(garbage);
  7. return variable_ptr;
在这个例子中，若将 $c = $a; 换成 $c = &$a;，$a，$b和$c三个变量的引用计数会发生什么变化？ 将 $b = &$a; 换成 $b = $a; 呢？ 大家可以将答案回复在下面：）

情况四：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为1，右值不存在引用

这种情形如下面的例子：

  1. $a = 10;
  2. $c = $a;

这时，右值的引用计数加上，一般情况下，会对左值进行垃圾收集操作，将其移入垃圾缓冲池。垃圾缓冲池的功能是在PHP5.3后才有的。在PHP内核中的代码体现为：

  1. Z_ADDREF_P(value);  //  引用计数加1
  2. *variable_ptr_ptr = value;
  3. if (variable_ptr != &EG(uninitialized_zval)) {
  4.     GC_REMOVE_ZVAL_FROM_BUFFER(variable_ptr);   //  调用垃圾收集机制
  5.     zval_dtor(variable_ptr);
  6.     efree(variable_ptr);    //  释放变量内存空间
  7. }
  8. return value;

情况五：赋值的左值不存在引用，左值的引用计数为大于0，右值存在引用，并且引用计数大于0

一个演示这种情况的PHP示例：

  1. $a = 10;
  2. $b = $a;
  3. $va = 20;
  4. $vb = &$va;
  5.  
  6. $a = $va;

最后一个操作就是我们的情况五。使用xdebug看引用计数发现，最终$a变量的引用计数为1，$va变量的引用计数为2，并且$va存在引用。从源码层分析这个原因：

  1. ALLOC_ZVAL(variable_ptr);   //  分配新的zval容器
  2. *variable_ptr_ptr = variable_ptr;
  3. *variable_ptr = *value;
  4. zval_copy_ctor(variable_ptr);
  5. Z_SET_REFCOUNT_P(variable_ptr, 1);  //  设置引用计数为1

从代码可以看出是新分配了一个zval容器，并设置了引用计数为1，印证了我们之前的例子$a变量的结果。

除上述五种情况之外，zend_assign_to_variable函数还对全部的临时变量做了处理。变量赋值的各种操作全部由此函数完成。

变量的销毁

在PHP中销毁变量最常用的方法是使用unset函数。unset函数并不是一个真正意义上的函数，它是一种语言结构。在使用此函数时，它会根据变量的不同触发不同的操作。

一个简洁的例子：

  1. $a = 10;
  2. unset($a);

使用VLD扩展查看其生成的中间代码：

  1. compiled vars:  !0 = $a
  2. line     # *  op                           fetch          ext  return  operands
  3. ---------------------------------------------------------------------------------
  4.    2     0  >   EXT_STMT
  5.          1      ASSIGN                                                   !0, 10
  6.    3     2      EXT_STMT
  7.          3      UNSET_VAR                                                !0
  8.          4    > RETURN                                                   1

去掉关于赋值的中间代码，得到unset函数生成的中间代码为 UNSET_VAR，由于我们unset的是一个变量，在Zend/zend_vm_execute.h文件中查找到其最终调用的执行中间代码的函数为： ZEND_UNSET_VAR_SPEC_CV_HANDLER关键代码代码如下：

  1. target_symbol_table = zend_get_target_symbol_table(opline, EX(Ts),
  2.         BP_VAR_IS, varname TSRMLS_CC);
  3.     if (zend_hash_quick_del(target_symbol_table, varname->value.str.val,
  4.             varname->value.str.len+1, hash_value) == SUCCESS) { //  删除HashTable元素
  5.         zend_execute_data *ex = execute_data;
  6.  
  7.         do {
  8.             int i;
  9.  
  10.             if (ex->op_array) {
  11.                 for (i = 0; i < ex->op_array->last_var; i++) {
  12.                     if (ex->op_array->vars[i].hash_value == hash_value &&
  13.                         ex->op_array->vars[i].name_len == varname->value.str.len &&
  14.                         !memcmp(ex->op_array->vars[i].name, varname->value.str.val, varname->value.str.len)) {
  15.                         ex->CVs[i] = NULL; // 置空EX(CVs)
  16.                         break;
  17.                     }
  18.                 }
  19.             }
  20.             ex = ex->prev_execute_data;
  21.         } while (ex && ex->symbol_table == target_symbol_table);
  22.     }

程序会先获取目标符号表，这个符号表是一个HashTable，然后将我们需要unset掉的变量从这个HashTable中删除。如果对HashTable的元素删除操作成功，程序还会对EX(CVs)内存储的值进行清空操作。以缓存机制来解释，在删除原始数据后，程序也会删除相对应的缓存内容，以免用户获取到脏数据。

变量的销毁还涉及到垃圾回收机制（GC），请参见相关第六章内容 关于HashTable的操作请参考 << 哈希表(HashTable) >>。

原文: http://www.php-internals.com/book?p=chapt03/03-06-01-var-define-and-init