3.4.2 对象

对象是类的实例，PHP中要创建一个类的实例，必须使用 new 关键字。类应在被实例化之前定义（某些情况下则必须这样，比如3.4.1最后那几个例子）。

3.4.2.1 对象的数据结构

对象的数据结构非常简单：

  1. typedef struct _zend_object     zend_object;
  3. struct _zend_object {
  4.     zend_refcounted_h gc; //引用计数
  5.     uint32_t          handle;
  6.     zend_class_entry *ce; //所属类
  7.     const zend_object_handlers *handlers; //对象操作处理函数
  8.     HashTable        *properties;
  9.     zval              properties_table[1]; //普通属性值数组
  10. };

几个主要的成员：

(1)handle: 一次request期间对象的编号，每个对象都有一个唯一的编号，与创建先后顺序有关，主要在垃圾回收时用，下面会详细说明。

(2)ce: 所属类的zend_class_entry。

(3)handlers: 这个保存的对象相关操作的一些函数指针，比如成员属性的读写、成员方法的获取、对象的销毁/克隆等等，这些操作接口都有默认的函数。

  1. struct _zend_object_handlers {
  2.     int                                     offset;
  3.     zend_object_free_obj_t                  free_obj; //释放对象
  4.     zend_object_dtor_obj_t                  dtor_obj; //销毁对象
  5.     zend_object_clone_obj_t                 clone_obj;//复制对象
  7.     zend_object_read_property_t             read_property; //读取成员属性
  8.     zend_object_write_property_t            write_property;//修改成员属性
  9.     ...
  10. }
  12. //默认值处理handler
  13. ZEND_API zend_object_handlers std_object_handlers = {
  14.     0,
  15.     zend_object_std_dtor,                   /* free_obj */
  16.     zend_objects_destroy_object,            /* dtor_obj */
  17.     zend_objects_clone_obj,                 /* clone_obj */
  18.     zend_std_read_property,                 /* read_property */
  19.     zend_std_write_property,                /* write_property */
  20.     zend_std_read_dimension,                /* read_dimension */
  21.     zend_std_write_dimension,               /* write_dimension */
  22.     zend_std_get_property_ptr_ptr,          /* get_property_ptr_ptr */
  23.     NULL,                                   /* get */
  24.     NULL,                                   /* set */
  25.     zend_std_has_property,                  /* has_property */
  26.     zend_std_unset_property,                /* unset_property */
  27.     zend_std_has_dimension,                 /* has_dimension */
  28.     zend_std_unset_dimension,               /* unset_dimension */
  29.     zend_std_get_properties,                /* get_properties */
  30.     zend_std_get_method,                    /* get_method */
  31.     NULL,                                   /* call_method */
  32.     zend_std_get_constructor,               /* get_constructor */
  33.     zend_std_object_get_class_name,         /* get_class_name */
  34.     zend_std_compare_objects,               /* compare_objects */
  35.     zend_std_cast_object_tostring,          /* cast_object */
  36.     NULL,                                   /* count_elements */
  37.     zend_std_get_debug_info,                /* get_debug_info */
  38.     zend_std_get_closure,                   /* get_closure */
  39.     zend_std_get_gc,                        /* get_gc */
  40.     NULL,                                   /* do_operation */
  41.     NULL,                                   /* compare */
  42. }

Note: 这些handler用于操作对象(如：设置、读取属性)，std_object_handlers是PHP定义的默认、标准的处理函数，在扩展中可以自定义handler，比如：重定义write_property，这样设置一个对象的属性时将调用扩展自己定义的处理函数，让扩展拥有了更高的控制权限。

需要注意的是：const zend_object_handlers handlers，这里的handlers指针加了const修饰符，const修饰的是handlers*指向的对象，而不是handlers指针本身，所以扩展中可以将一个对象的handlers修改为另一个zend_object_handlers指针，但无法修改zend_object_handlers中的值，比如：obj->handlers->write_property = xxx将报错，而：obj->handlers = xxx则是可以的。

(4)properties: 普通成员属性哈希表，对象创建之初这个值为NULL，主要是在动态定义属性时会用到，与properties_table有一定关系，下一节我们将单独说明，这里暂时忽略。

(5)properties_table: 成员属性数组，还记得我们在介绍类一节时提过非静态属性存储在对象结构中吗？就是这个properties_table！注意，它是一个数组，zend_object是个变长结构体，分配时会根据非静态属性的数量确定其大小。

3.4.2.2 对象的创建

PHP中通过new + 类名创建一个类的实例，我们从一个例子分析下对象创建的过程中都有哪些操作。

  1. class my_class
  2. {
  3.     const TYPE = 90;
  4.     public $name = "pangudashu";
  5.     public $ids = array();
  6. }
  8. $obj = new my_class();

类的定义就不用再说了，我们只看$obj = new my_class();这一句，这条语句包括两部分：实例化类、赋值，下面看下实例化类的语法规则：

  1. new_expr:
  2.         T_NEW class_name_reference ctor_arguments
  3.             { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_NEW, $2, $3); }
  4.     |   T_NEW anonymous_class
  5.             { $$ = $2; }
  6. ;

从语法规则可以很直观的看出此语法的两个主要部分：类名、参数列表，编译器在解析到实例化类时就创建一个ZEND_AST_NEW类型的节点，后面编译为opcodes的过程我们不再细究，这里直接看下最终生成的opcodes。

3.4.2 对象 - 图1

你会发现实例化类产生了两条opcode(实际可能还会更多)：ZEND_NEW、ZEND_DO_FCALL，除了创建对象的操作还有一条函数调用的，没错，那条就是调用构造方法的操作。

根据opcode、操作数类型可知ZEND_NEW对应的处理handler为ZEND_NEW_SPEC_CONST_HANDLER():

  1. static int ZEND_NEW_SPEC_CONST_HANDLER(zend_execute_data *execute_data)
  2. {
  3.     zval object_zval;
  4.     zend_function *constructor;
  5.     zend_class_entry *ce;
  6.     ...
  7.     //第1步：根据类名查找zend_class_entry
  8.     ce = zend_fetch_class_by_name(Z_STR_P(EX_CONSTANT(opline->op1)), ...);
  9.     ...
  10.     //第2步：创建&初始化一个这个类的对象
  11.     if (UNEXPECTED(object_init_ex(&object_zval, ce) != SUCCESS)) {
  12.         HANDLE_EXCEPTION();
  13.     }
  14.     //第3步：获取构造方法
  15.     //获取构造方法函数，实际就是直接取zend_class_entry.constructor
  16.     //get_constructor => zend_std_get_constructor()
  17.     constructor = Z_OBJ_HT(object_zval)->get_constructor(Z_OBJ(object_zval));
  19.     if (constructor == NULL) {
  20.         ...
  21.         //此opcode之后还有传参、调用构造方法的操作
  22.         //所以如果没有定义构造方法则直接跳过这些操作
  23.         ZEND_VM_JMP(OP_JMP_ADDR(opline, opline->op2));
  24.     }else{
  25.         //定义了构造方法
  26.         //初始化调用构造函数的zend_execute_data
  27.         zend_execute_data *call = zend_vm_stack_push_call_frame(...);
  28.         call->prev_execute_data = EX(call);
  29.         EX(call) = call;
  30.         ...
  31.     }
  32. }

从上面的创建对象的过程看整个流程主要分为三步：首先是根据类名在EG(class_table)中查找对应zend_class_entry、然后是创建并初始化一个对象、最后是初始化调用构造函数的zend_execute_data。

我们再具体看下第2步创建、初始化对象的操作，object_init_ex(&object_zval, ce)最终调用的是_object_and_properties_init()。

  1. //zend_API.c
  2. ZEND_API int _object_and_properties_init(zval *arg, zend_class_entry *class_type, ...)
  3. {
  4.     //检查类是否可以实例化
  5.     ...
  7.     //用户自定义的类create_object都是NULL
  8.     //只有PHP几个内部的类有这个值，比如exception、error等   
  9.     if (class_type->create_object == NULL) {
  10.         //分配一个对象
  11.         ZVAL_OBJ(arg, zend_objects_new(class_type));
  12.         ...
  13.         //初始化成员属性
  14.         object_properties_init(Z_OBJ_P(arg), class_type);
  15.     } else {
  16.         //调用自定义的创建object的钩子函数
  17.         ZVAL_OBJ(arg, class_type->create_object(class_type));
  18.     }
  19.     return SUCCESS;
  20. }

还记得上一节介绍zend_class_entry时有几个自定义的钩子函数吗？如果定义了create_object这个地方就会调用自定义的函数来创建zend_object，这种情况通常发生在内核或扩展中定义的内部类(当然用户自定义类也可以修改，但一般不会那样做)；用户自定义类在这个地方又具体分了两步：分配对象结构、初始化成员属性，我们继续看下这里面的处理。

(1)分配对象结构:zend_object

  1. //zend_objects.c
  2. ZEND_API zend_object *zend_objects_new(zend_class_entry *ce)
  3. {
  4.     //分配zend_object
  5.     zend_object *object = emalloc(sizeof(zend_object) + zend_object_properties_size(ce));
  7.     zend_object_std_init(object, ce);
  8.     //设置对象的操作handler为std_object_handlers
  9.     object->handlers = &std_object_handlers;
  10.     return object;
  11. }

有个地方这里需要特别注意：分配对象结构的内存并不仅仅是zendobject的大小。我们在3.4.2.1介绍propertiestable时说过这是一个变长数组，它用来存放非静态属性的值，所以分配zendobject时需要加上非静态属性所占用的内存大小：zend_object_properties_size()，根据普通非静态属性个数确定，如果没有定义get()、set()等魔术方法则占用内存就是: _属性数*sizeof(zval) ，如果定义了这些魔术方法那么会多分配一个zval的空间，这个多出来zval的用途下面介绍成员属性的读写时再作说明。

另外这里还有一个关键操作：将object编号并插入EG(objects_store).object_buckets数组。zend_object有个成员：handle，这个值在一次request期间所有实例化对象的编号，每调用zend_objects_new()实例化一个对象就会将其插入到object_buckets数组中，其在数组中的下标就是handle。这个过程是在zend_objects_store_put()中完成的。

  1. //zend_objects_API.c
  2. ZEND_API void zend_objects_store_put(zend_object *object)
  3. {
  4.     int handle;
  6.     if (EG(objects_store).free_list_head != -1) {
  7.         //这种情况主要是gc中会将中间一些object销毁，空出一些bucket位置
  8.         //然后free_list_head就指向了第一个可用的bucket位置
  9.         //后面可用的保存在第一个空闲bucket的handle中
  10.         handle = EG(objects_store).free_list_head;
  11.         EG(objects_store).free_list_head = GET_OBJ_BUCKET_NUMBER(EG(objects_store).object_buckets[handle]);
  12.     } else {
  13.         if (EG(objects_store).top == EG(objects_store).size) {
  14.             //扩容
  15.         }
  16.         //递增加1
  17.         handle = EG(objects_store).top++;
  18.     }
  19.     object->handle = handle;
  20.     //存入object_buckets数组
  21.     EG(objects_store).object_buckets[handle] = object;
  22. }
  24. typedef struct _zend_objects_store {
  25.     zend_object **object_buckets; //对象数组
  26.     uint32_t top; //当前全部object数
  27.     uint32_t size; //object_buckets大小
  28.     int free_list_head; //第一个可用object_buckets位置
  29. } zend_objects_store;

将所有的对象保存在EG(objects_store).object_buckets中的目的是用于垃圾回收(不确定是不是还有其它的作用)，防止出现循环引用而导致内存泄漏的问题，这个机制后面章节会单独介绍，这里只要记得有这么个东西就行了。

(2)初始化成员属性

  1. ZEND_API void object_properties_init(zend_object *object, zend_class_entry *class_type)
  2. {
  3.     if (class_type->default_properties_count) {
  4.         zval *src = class_type->default_properties_table;
  5.         zval *dst = object->properties_table;
  6.         zval *end = src + class_type->default_properties_count;
  8.         //将非静态属性值从：
  9.         //zend_class_entry.default_properties_table复制到zend_object.properties_table
  10.         do {
  11.             ZVAL_COPY(dst, src);
  12.             src++;
  13.             dst++;
  14.         } while (src != end);
  15.         object->properties = NULL;
  16.     }
  17. }

这一步操作是将非静态属性的值从zend_class_entry.default_properties_table -> zend_object.properties_table，当然这里不是硬拷贝，而是浅复制(增加引用)，两者当前指向的value还是同一份，除非对象试图改写指向的属性值，那时将触发写时复制机制重新拷贝一份。

上面那个例子，类有两个普通属性：$name、$ids，假如我们实例化了两个对象，那么zend_class_entry与zend_object中普通属性值的关系如下图所示。

3.4.2 对象 - 图2

以上就是实例化一个对象的过程，总结一下具体的步骤：

  • step1: 首先根据类名去EG(class_table)中找到具体的类，即zend_class_entry
  • step2: 分配zend_object结构，一起分配的还有普通非静态属性值的内存
  • step3: 初始化对象的非静态属性，将属性值从zend_class_entry浅复制到对象中
  • step4: 查找当前类是否定义了构造函数，如果没有定义则跳过执行构造函数的opcode，否则为调用构造函数的执行进行一些准备工作(分配zend_execute_data)
  • step5: 实例化完成，返回新实例化的对象(如果返回的对象没有变量使用则直接释放掉了)

3.4.2.3 成员属性的读写

普通成员属性的读写处理handler分别为zend_object.handlers中的：read_property、write_property，默认对应的函数为：zend_std_read_property()、zend_std_write_property()，访问获取修改一个普通成员属性时就是由这两个函数完成的。

(1)读取属性：

通过对象或方法内通过$this访问属性，比如：echo $obj->name;，具体的实现：

  1. zval *zend_std_read_property(zval *object, zval *member, int type, void **cache_slot, zval *rv)
  2. {
  3.     zend_object *zobj;
  4.     uint32_t property_offset;
  6.     zobj = Z_OBJ_P(object);
  8.     //根据属性名在zend_class.zend_property_info中查找zend_property_info，得到属性值在zend_object中的存储offset
  9.     //注意：zend_get_property_offset()会对属性的可见性(public、private、protected)进行验证
  10.     property_offset = zend_get_property_offset(zobj->ce, Z_STR_P(member), (type == BP_VAR_IS) || (zobj->ce->__get != NULL), cache_slot);
  12.     if (EXPECTED(property_offset != ZEND_WRONG_PROPERTY_OFFSET)) {
  13.         if (EXPECTED(property_offset != ZEND_DYNAMIC_PROPERTY_OFFSET)) {
  14.             //普通属性，直接根据offset取到属性值：((zval*)((char*)(zobj) + offset))
  15.             retval = OBJ_PROP(zobj, property_offset);
  16.         } else if (EXPECTED(zobj->properties != NULL)) {
  17.             //动态属性的情况，没有在类中显式定义的属性，后面一节会单独介绍
  18.             ....
  19.         }
  20.     } else if (UNEXPECTED(EG(exception))) {
  21.         ...
  22.     }
  24.     //没有找到属性
  25.     //调用魔术方法：__isset()
  26.     if ((type == BP_VAR_IS) && zobj->ce->__isset) {
  27.         ...
  28.     }
  30.     //调用魔术方法：__get()
  31.     if (zobj->ce->__get) {
  32.         zend_long *guard = zend_get_property_guard(zobj, Z_STR_P(member));
  33.         ...
  34.         if(!((*guard) & IN_ISSET)){
  35.             *guard |= IN_ISSET;
  36.             zend_std_call_issetter(&tmp_object, member, &tmp_result);
  37.             *guard &= ~IN_ISSET;
  38.             ...
  39.         }
  40.     }
  41.     ...
  42. }

普通成员属性的查找比较容易理解，首先是从zend_class的属性信息哈希表中找到zend_property_info，并判断其可见性(public、private、protected)，如果可以访问则直接根据属性的offset在zend_object.properties_table数组中取到属性值，如果没有在属性哈希表中找到且定义了get()魔术方法则会调用get()方法处理。

Note: 如果类存在get()方法，则在实例化对象分配属性内存(即:properties_table)时会多分配一个zval，类型为HashTable，每次调用get($var)时会把输入的$var名称存入这个哈希表，这样做的目的是防止循环调用，举个例子：

public function __get($var) { return $this->$var; }

这种情况是调用get()时又访问了一个不存在的属性，也就是会在get()方法中递归调用，如果不对请求的$var作判断则将一直递归下去，所以在调用get()前首先会判断当前$var是不是已经在get()中了，如果是则不会再调用get()，否则会把$var作为key插入那个HashTable，然后将哈希值设置为：*guard |= IN_ISSET，调用完get()再把哈希值设置为：*guard &= ~IN_ISSET。

这个HashTable不仅仅是给get()用的，其它魔术方法也会用到，所以其哈希值类型是zend_long，不同的魔术方法占不同的bit位；其次，并不是所有的对象都会额外分配这个HashTable，在对象创建时会根据 zend_class_entry.ce_flags 是否包含 ZEND_ACC_USE_GUARDS 确定是否分配，在类编译时如果发现定义了get()、set()、unset()、__isset()方法则会将ce_flags打上这个掩码。

(2)设置属性：

与读取属性不同，设置属性是对属性的修改操作，比如：$obj->name = "pangudashu";，看下具体的实现过程：

  1. ZEND_API void zend_std_write_property(zval *object, zval *member, zval *value, void **cache_slot)
  2. {
  3.     zend_object *zobj;
  4.     uint32_t property_offset;
  6.     zobj = Z_OBJ_P(object);
  8.     //与读取属性相同
  9.     property_offset = zend_get_property_offset(zobj->ce, Z_STR_P(member), (zobj->ce->__set != NULL), cache_slot);
  11.     if (EXPECTED(property_offset != ZEND_WRONG_PROPERTY_OFFSET)) {
  12.         if (EXPECTED(property_offset != ZEND_DYNAMIC_PROPERTY_OFFSET)) {
  13.             //普通属性
  14.             variable_ptr = OBJ_PROP(zobj, property_offset);
  15.             if (Z_TYPE_P(variable_ptr) != IS_UNDEF) {
  16.                 goto found;
  17.             }
  18.         } else if (EXPECTED(zobj->properties != NULL)) {
  19.             //动态属性哈希表已经初始化，直接插入zobj->properties哈希表,后面单独介绍
  20.             ...
  21.             if ((variable_ptr = zend_hash_find(zobj->properties, Z_STR_P(member))) != NULL) {
  22. found:
  23.                 //赋值操作，与普通变量的操作相同
  24.                 zend_assign_to_variable(variable_ptr, value, IS_CV);
  25.                 goto exit;
  26.             }
  27.         }
  28.     } else if (UNEXPECTED(EG(exception))) {
  29.         ...
  30.     }
  32.     //没有找到属性
  33.     //如果定义了__set()则调用
  34.     if (zobj->ce->__set) {
  35.         //与__get()相同，也会判断set的变量名是否已经在__set()中
  36.         ...
  37.         ZVAL_COPY(&tmp_object, object);
  38.         (*guard) |= IN_SET; //防止循环__set()
  39.         if (zend_std_call_setter(&tmp_object, member, value) != SUCCESS) {
  40.         }
  41.         (*guard) &= ~IN_SET;
  42.     }else if (EXPECTED(property_offset != ZEND_WRONG_PROPERTY_OFFSET)) {
  43.         ...
  44.     }
  45. }

首先与读取属性的操作相同：先找到zend_property_info，判断其可见性，然后根据offset取到具体的属性值，最后对其进行赋值修改。

Note: 属性读写操作的函数中有一个cache_slot的参数，它的作用涉及PHP的一个缓存机制：运行时缓存，后面会单独介绍。

3.4.2.4 对象的复制

PHP中普通变量的复制可以通过直接赋值完成，比如：

  1. $a = array();
  2. $b = $a;

但是对象无法这么进行复制，仅仅通过赋值传递对象，它们指向的都是同一个对象，修改时也不会发生硬拷贝。比如上面这个例子，我们把$a赋值给$b，然后如果我们修改$b的内容，那么这时候会进行value分离，$a的内容是不变的，但是如果是把一个对象赋值给了另一个变量，这俩对象不管哪一个修改另外一个都随之改变。

  1. class my_class 
  2. {
  3.     public $arr = array();
  4. }
  6. $a = new my_class;
  7. $b = $a;
  9. $b->arr[] = 1;
  11. var_dump($a === $b);
  12. ====================
  13. 输出：bool(true)

还记得我们在《2.1.3.2 写时复制》一节讲过zval有个类型掩码: type_flag 吗？其中有个是否可复制的标识：IS_TYPE_COPYABLE ，copyable的意思是当value发生duplication时是否需要或能够copy，而object的类型是不能复制(不清楚的可以翻下前面的章节)，所以我们不能简单的通过赋值语句进行对象的复制。

PHP提供了另外一个关键词来实现对象的复制：clone。

  1. $copy_of_object = clone $object;

clone出的对象就与原来的对象完全隔离了，各自修改都不会相互影响，另外如果类中定义了__clone()魔术方法，那么在clone时将调用此函数。

clone的实现比较简单，通过zend_object.clone_obj(即:zend_objects_clone_obj())完成。

  1. //zend_objects.c
  2. ZEND_API zend_object *zend_objects_clone_obj(zval *zobject)
  3. {
  4.     zend_object *old_object;
  5.     zend_object *new_object;
  7.     old_object = Z_OBJ_P(zobject);
  8.     //重新分配一个zend_object
  9.     new_object = zend_objects_new(old_object->ce);
  11.     //浅复制properties_table、properties
  12.     //如果定义了__clone()则调用此方法
  13.     zend_objects_clone_members(new_object, old_object);
  15.     return new_object;
  16. }

3.4.2.5 对象比较

当使用比较运算符（==）比较两个对象变量时，比较的原则是：如果两个对象的属性和属性值 都相等，而且两个对象是同一个类的实例，那么这两个对象变量相等；而如果使用全等运算符（===），这两个对象变量一定要指向某个类的同一个实例（即同一个对象）。

PHP中对象间的”==”比较通过函数zend_std_compare_objects()处理。

  1. static int zend_std_compare_objects(zval *o1, zval *o2)
  2. {
  3.     ...
  5.     if (zobj1->ce != zobj2->ce) {
  6.         return 1; /* different classes */
  7.     }
  8.     if (!zobj1->properties && !zobj2->properties) {
  9.         //逐个比较properties_table
  10.         ...
  11.     }else{
  12.         //比较properties
  13.         return zend_compare_symbol_tables(zobj1->properties, zobj2->properties);
  14.     }
  15. }

“===”的比较通过函数zend_is_identical()处理，比较简单，这里不再展开。

3.4.2.6 对象的销毁

object与string、array等类型不同，它是个复合类型，所以它的销毁过程更加复杂，赋值、函数调用结束或主动unset等操作中如果发现object引用计数为0则将触发销毁动作。

  1. //情况1
  2. $obj1 = new my_function();
  4. $obj1 = 123; //此时将断开对zend_object的引用，如果refcount=0则销毁
  6. //情况2
  7. function xxxx(){
  8.     $obj1 = new my_function();
  9.     ...
  10.     return null; //清理局部变量时如果发现$obj1引用为0则销毁
  11. }
  13. //情况3
  14. $obj1 = new my_function();
  15. //整个脚本结束，清理全局变量时
  17. //情况4
  18. $obj1 = new my_function();
  19. unset($obj1);

上面这几个都是比较常见的会进行变量销毁的情况，销毁一个对象由zend_objects_store_del()完成，销毁的过程主要是清理成员属性、从EG(objects_store).object_buckets中删除、释放zend_object内存等等。

  1. //zend_objects_API.c
  2. ZEND_API void zend_objects_store_del(zend_object *object)
  3. {
  4.     //这个函数if嵌套写的很挫...
  5.     ...
  6.     if (GC_REFCOUNT(object) > 0) {
  7.         GC_REFCOUNT(object)--;
  8.         return;
  9.     }
  10.     ...
  12.     //调用dtor_obj，默认zend_objects_destroy_object()
  13.     //接着调用free_obj，默认zend_object_std_dtor()
  14.     object->handlers->dtor_obj(object);
  15.     object->handlers->free_obj(object);
  16.     ...
  17.     ptr = ((char*)object) - object->handlers->offset;
  18.     efree(ptr);
  19. }

另外，在减少refcount时如果发现object的引用计数大于0那么并不是什么都不做了，还记得2.1.3.4介绍的垃圾回收吗？PHP变量类型有的会因为循环引用导致正常的gc无法生效，这种类型的变量就有可能成为垃圾，所以会对这些类型的zval.u1.type_flag打上IS_TYPE_COLLECTABLE标签，然后在减少引用时即使refcount大于0也会启动垃圾检查，目前只有object、array两种类型会使用这种机制。