深入理解 PHP7 中全新的 zval 容器和引用计数机制
最近在查阅PHP7垃圾回收的资料的时候，网上的一些代码示例在本地环境下运行时出现了不同的结果，使我一度非常迷惑。仔细一想不难发现问题所在：这些文章大多是PHP5.x时代的，而PHP7发布后，采用了新的zval结构，相关的资料也比较贫瘠，所以我结合一些资料做了一个总结，主要侧重于解释新zval容器中的引用计数机制，如有谬误，还望不吝指教。
PHP7中新的zval结构
明人不说暗话，先看代码！
struct_zval_struct{
union{
zend_longlval;/*longvalue*/
doubledval;/*doublevalue*/
zend_refcounted*counted;
zend_string*str;
zend_array*arr;
zend_object*obj;
zend_resource*res;
zend_reference*ref;
zend_ast_ref*ast;
zval*zv;
void*ptr;
zend_class_entry*ce;
zend_function*func;
struct{
uint32_tw1;
uint32_tw2;
}ww;
}value;
union{
struct{
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchartype,/*activetype*/
zend_uchartype_flags,
zend_ucharconst_flags,
zend_ucharreserved)/*callinfoforEX(This)*/
}v;
uint32_ttype_info;
}u1;
union{
uint32_tvar_flags;
uint32_tnext;/*hashcollisionchain*/
uint32_tcache_slot;/*literalcacheslot*/
uint32_tlineno;/*linenumber(forastnodes)*/
uint32_tnum_args;/*argumentsnumberforEX(This)*/
uint32_tfe_pos;/*foreachposition*/
uint32_tfe_iter_idx;/*foreachiteratorindex*/
}u2;
};
对于该结构的详细描述可以参考文末鸟哥的文章，写的非常详细，我就不关公面前耍大刀了，这里我只提出几个比较关键的点：
- PHP7中的变量分为变量名和变量值两部分，分别对应zval_struct和在其中声明的value
- zval_struct.value中的zend_long、double都是简单数据类型，能够直接储存具体的值，而其他复杂数据类型储存一个指向其他数据结构的指针
- PHP7中，引用计数器储存在value中而不是zval_struct
- NULL、布尔型都属于没有值的数据类型（其中布尔型通过IS_FALSE和IS_TRUE两个常量来标记），自然也就没有引用计数
- 引用（REFERENCE）变为了一种数据结构而不再只是一个标记位了，它的结构如下：
struct_zend_reference{
zend_refcounted_hgc;
zvalval;
}
6.zend_reference作为zval_struct中包含的一种value类型，也拥有自己的val值，这个值是指向一个zval_struct.value的。他们都拥有自己的引用计数器。
引用计数器用来记录当前有多少zval指向同一个zend_value。
针对第六点，请看如下代码：
$a='foo'; $b=&$a; $c=$a;
此时的数据结构是这样的：
$a与$b各拥有一个zval_struct容器，并且其中的value都指向同一个zend_reference结构，zend_reference内嵌一个val结构，指向同一个zend_string，字符串的内容就储存在其中。
而$c也拥有一个zval_struct，而它的value在初始化的时候可以直接指向上面提到的zend_string，这样在拷贝时就不会产生复制。
下面我们就聊一聊在这种全新的zval结构中，会出现的种种现象，和这些现象背后的原因。
问题
一.为什么某些变量的引用计数器的初始值为0
现象
$var_int=233;
$var_float=233.3;
$var_str='233';
xdebug_debug_zval('var_int');
xdebug_debug_zval('var_float');
xdebug_debug_zval('var_str');
/**输出**
var_int:
(refcount=0,is_ref=0)int233
var_float:
(refcount=0,is_ref=0)float233.3
var_str:
(refcount=0,is_ref=0)string'233'(length=3)
**********/
原因
在PHP7中，为一个变量赋值的时候，包含了两部分操作：
- 为符号量（即变量名）申请一个zval_struct结构
- 将变量的值储存到zval_struct.value中对于zval在value字段中能保存下的值，就不会在对他们进行引用计数，而是在拷贝的时候直接赋值，这部分类型有：
- IS_LONG
- IS_DOUBLE
即我们在PHP中的整形与浮点型。
那么var_str的refcount为什么也是0呢？
这就牵扯到PHP中字符串的两种类型：
1.internedstring内部字符串（函数名、类名、变量名、静态字符串）：
$str='233'; //静态字符串
2.普通字符串：
$str='233'.time();
对于内部字符串而言，字符串的内容是唯一不变的，相当于C语言中定义在静态变量区的字符串，他们的生存周期存在于整个请求期间，request完成后会统一销毁释放，自然也就无需通过引用计数进行内存管理。
二.为什么在对整形、浮点型和静态字符串型变量进行引用赋值时，计数器的值会直接变为2
现象
$var_int_1=233;
$var_int_2=&var_int;
xdebug_debug_zval('var_int_1');
/**输出**
var_int:
(refcount=2,is_ref=1)int233
**********/
原因
回忆一下我们开头讲的zval_struct中value的数据结构，当为一个变量赋整形、浮点型或静态字符串类型的值时，value的数据类型为zend_long、double或zend_string，这时值是可以直接储存在value中的。而按值拷贝时，会开辟一个新的zval_struct以同样的方式将值储存到相同数据类型的value中，所以refcount的值一直都会为0。
但是当使用&操作符进行引用拷贝时，情况就不一样了：
- PHP为&操作符操作的变量申请一个zend_reference结构
- 将zend_reference.value指向原来的zval_struct.value
- zval_struct.value的数据类型会被修改为zend_refrence
- 将zval_struct.value指向刚刚申请并初始化后的zend_reference
- 为新变量申请zval_struct结构，将他的value指向刚刚创建的zend_reference
此时：var_int_2都拥有一个zval_struct结构体，并且他们的zval_struct.value都指向了同一个zend_reference结构，所以该结构的引用计数器的值为2。
题外话：zend_reference又指向了一个整形或浮点型的value，如果指向的value类型是zend_string，那么该value引用计数器的值为1。而xdebug出来的refcount显示的是zend_reference的计数器值（即2）
三.为什么初始数组的引用计数器的值为2
现象
$var_empty_arr=[1,2,'3'];
xdebug_debug_zval('var_empty_arr');
/**输出**
var_arr:
(refcount=3,is_ref=0)
array(size=3)
0=>(refcount=0,is_ref=0)int1
1=>(refcount=0,is_ref=0)int2
2=>(refcount=1,is_ref=0)string'3'(length=1)
**********/
原因
这牵扯到PHP7中的另一个概念，叫做immutablearray（不可变数组）。关于immutablearray的详细介绍我放到下篇文章中讲，这里我们只需要知道，这样定义的数组，叫做不可变数组。
Forarraysthenot-refcountedvariantiscalledan"immutablearray".Ifyouuseopcache,thenconstantarrayliteralsinyourcodewillbeconvertedintoimmutablearrays.Onceagain,theseliveinsharedmemoryandassuchmustnotuserefcounting.Immutablearrayshaveadummyrefcountof2,asitallowsustooptimizecertainseparationpaths.
不可变数组和我们上面讲到的内部字符串一样，都是不使用引用计数的，但是不同点是，内部字符串的计数值恒为0，而不可变数组会使用一个伪计数值2。
总结
以上所述是小编给大家介绍的PHP7中全新的zval容器和引用计数机制，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对毛票票网站的支持！