第三节 访问控制的实现

面向对象的三大特性(封装、继承、多态)，其中封装是一个非常重要的特性。封装隐藏了对象内部的细节和实现，使对象能够集中而完整的描述并对应一个具体的事物，只提供对外的访问接口，这样可以在不改变接口的前提下改变实现细节，而且能使对象自我完备。除此之外，封装还可以增强安全性和简化编程。在面向对象的语言中一般是通过访问控制来实现封装的特性。PHP提供了public、protected及private三个层次访问控制。这和其他面向对象的语言中对应的关键字语义一样。这几个关键字都用于修饰类的成员:

  • private 用于禁止除类本身以外(包括继承也属于非类本身)对成员的访问，用于隐藏类的内部数据和实现。
  • protected 用于禁止除本类以及继承该类的类以外的任何访问。同样用于封装类的实现，同时给予类一定的扩展能力，因为子类还是可以访问到这些成员。
  • public 最好理解，被public修饰的成员可以被任意的访问。
如果没有设置访问控制关键字，则类的成员方法和成员变量会被设置成默认的 public。

这三个关键字在语法解析时分别对应三种访问控制的标记：

  1. member_modifier:
  2.     T_PUBLIC                { Z_LVAL($$.u.constant) = ZEND_ACC_PUBLIC; }
  3. |   T_PROTECTED             { Z_LVAL($$.u.constant) = ZEND_ACC_PROTECTED; }
  4. |   T_PRIVATE               { Z_LVAL($$.u.constant) = ZEND_ACC_PRIVATE; }

这三种访问控制的标记是PHP内核中定义的三个常量，在Zend/zend_compile.h中，其定义如下：

  1. #define ZEND_ACC_PUBLIC     0x100
  2. #define ZEND_ACC_PROTECTED  0x200
  3. #define ZEND_ACC_PRIVATE    0x400
  4. #define ZEND_ACC_PPP_MASK  (ZEND_ACC_PUBLIC | ZEND_ACC_PROTECTED | ZEND_ACC_PRIVATE)
我们经常使用16进制的数字表标示状态，例如上面的访问控制常量， 0x100使用二进制表示就为 0001 0000 0000 0x200为0010 0000 0000 0x400为0100 0000 0000 我们通过二进制的某个位来表示特定的意义，至于为什么ZEND_ACC_PUBLIC这几个常量后面多两个0， 这是因为0x01和0x10已经被占用了，使用和其他不同意义的常量值不一样的值可以避免误用。 通过简单的二进制&即可的除某个数值是否表示特定的意义，例如:某个常量为0011 0000 0000，这个数值和 0001 0000 0000 做&， 如果结果为0则说明这个位上的值不为1，在上面的例子中就是这个访问控制不具有public的级别。 当然PHP中不允许使用多个访问控制修饰符修饰同一个成员。这种处理方式在很多语言中都很常见。

在前面有提到当我们没有给成员方法或成员变量设置访问控制时，其默认值为public。与常规的访问控制实现一样，也是在语法解析阶段进行的。

  1. method_modifiers:
  2.         /* empty */
  3.         { Z_LVAL($$.u.constant) = ZEND_ACC_PUBLIC; }
  4.     |   non_empty_member_modifiers          { $$ = $1;  
  5.         if (!(Z_LVAL($$.u.constant) & ZEND_ACC_PPP_MASK))
  6.         { Z_LVAL($$.u.constant) |= ZEND_ACC_PUBLIC; } }
  7. ;

虽然是在语法解析时就已经设置了访问控制，但其最终还是要存储在相关结构中。在上面的语法解析过程中，访问控制已经存储在编译节点中，在编译具体的类成员时会传递给相关的结构。此变量会作为一个参数传递给生成中间代码的函数。如在解析成员方法时，PHP内核是通过调用zend_do_begin_function_declaration函数实现，此函数的第五个参数表示访问控制，在具体的代码中，

  1. // ...省略
  2. fn_flags = Z_LVAL(fn_flags_znode->u.constant);
  3. // ... 省略
  4.  
  5. op_array.fn_flags |= fn_flags;
  6. //  ...省略

如此，就将访问控制的相关参数传递给了将要执行的中间代码。 假如我们现在有下面一段代码：

  1. class Tipi{
  2.     private static function t() {
  3.         echo 1;
  4.     }
  5. }
  6.  
  7. Tipi::t();

这个还是上一小节中我们说明静态成员方法的示例，只是，这里我们将其访问控制从public变成了private。执行这段代码会报错：Fatal error: Call to private method Tipi::t() from context '' in…

根据前一节的内容我们知道，如果要执行一个静态成员变量需要先获得类，再获得类的方法，最后执行访方法。而是否有访问权限的检测的实现过程在获取类的方法过程中，即在zend_std_get_static_method函数中。此函数在获取了类的方法后，会执行访问控制的检查过程。

  1. if (fbc->op_array.fn_flags & ZEND_ACC_PUBLIC) {
  2.     //公有方法，可以访问
  3. } else if (fbc->op_array.fn_flags & ZEND_ACC_PRIVATE) {
  4.     //  私有方法，报错
  5. } else if ((fbc->common.fn_flags & ZEND_ACC_PROTECTED)) {
  6.     //  保护方法，报错
  7. }
见前面有关访问控制常量的讨论，这是使用的是 fbc->op_array.fn_flags & ZEND_ACC_PUBLIC 而不是使用==来判断访问控制类型， 通过这种方式，op_array.fn_flags中可以保存不止访问控制的信息，所以flag使用的是复数。

对于成员函数来说，其对于访问控制存储在函数结构体中的fn_flags字段中，不管是函数本身的common结构体中的fn_flags，还是函数包含所有中间代码的代码集合op_array中的fn_flags。

访问控制的小漏洞

先看一个小例子吧：

  1. <?php
  2.  
  3. class A {
  4.     private $money = 10000;
  5.     public function doSth($anotherA) {
  6.         $anotherA->money = 10000000000;
  7.     }
  8.  
  9.     public function getMoney() {
  10.         return $this->money;    
  11.     }
  12. }
  13.  
  14. $b = new A();
  15. echo $b->getMoney(); // 10000
  16.  
  17. $a = new A();
  18. $a->doSth($b);
  19. echo $b->getMoney(); // 10000000000;

在$a变量的doSth()方法中我们直接修改了$b变量的私有成员money，当然我们不太可能这样写代码，从封装的角度来看，这也是不应该的行为，从PHP实现的角度来看，这并不是一个功能，在其他语言中并不是这样表现的。这也是PHP面向对象不纯粹的表现之一。

下面我们从实现上面来看看是什么造就了这样的行为。以下函数为验证某个属性能否被访问的验证方法：

  1. static int zend_verify_property_access(zend_property_info *property_info, zend_class_entry *ce TSRMLS_DC) /* {{{ */
  2. {
  3.     switch (property_info->flags & ZEND_ACC_PPP_MASK) {
  4.         case ZEND_ACC_PUBLIC:
  5.             return 1;
  6.         case ZEND_ACC_PROTECTED:
  7.             return zend_check_protected(property_info->ce, EG(scope));
  8.         case ZEND_ACC_PRIVATE:
  9.             if ((ce==EG(scope) || property_info->ce == EG(scope)) && EG(scope)) {
  10.                 return 1;
  11.             } else {
  12.                 return 0;
  13.             }
  14.             break;
  15.     }
  16.     return 0;
  17. }

在doSth()方法中，我们要访问$b对象的属性money，这是Zend引擎检查我们能否访问$b对象的这个属性，这是Zend赢取获取$b对象的类，以及要访问的属性信息，首先要看看这个属性是否为public，公开的话直接访问就好了。如果是protected的则继续调用zend_check_protected()函数检查，因为涉及到该类的父类，这里不继续跟这个函数了，看看是private的情况下是什么情况，在函数doSth()执行的时候，这时的EG(scope)指向的正是类A，ce的变量值就是变量$b的类，而$b的类就是类A，这样检查就判断成功返回1，也就表示可以访问。

至于成员函数的检查规则类似，就留给读者自己去探索了。

原文: http://www.php-internals.com/book?p=chapt05/05-03-class-visibility