变量在 PHP7 内部的实现（二）

以下是“变量在 PHP7 内部的实现（二）”的完整攻略。

什么是变量

变量是一个可存储数据的容器，在 PHP 中我们必须先声明变量然后再给其赋值。变量名称由一个美元符号 "$" 开始，后面跟着变量的名称。

在 PHP7 中，变量的实现是通过结构体 zval 实现的。zval（Zend Value）是 PHP 变量的内部表示，所有的 PHP 值都必须使用 zval 才能在 PHP 中表示和操作。

zval 结构体

下面是 zval 结构体定义：

typedef struct _zval_struct zval;

struct _zval_struct {
    /* variable value */
    union {
        long         lval;    /* long 整型 */
        double       dval;    /* 双精度浮点型 */
        zend_refcounted *counted;
        zend_string     *str; /* 字符串 */
        zend_array      *arr; /* 数组 */
        zend_object     *obj; /* 对象 */
        zend_resource   *res; /* 资源 */
        zend_reference  *ref; /* 引用 */
        void          *ptr;
        zend_ast       *ast;
    } value;

    /* variable information */
    unsigned    int    type:3;       /* 值的类型 */
    unsigned    int    count:30;     /* 引用计数 */
    union {
        uint32_t    flags;            /* 引用计数相关的标记 */
        uint32_t    next;             /* hash chained bucket */
        uint32_t    cache_slot;       /* cache slot (for RECV_INIT) */
        uint32_t    opline_num;       /* opcode number (for _RECV_VR) */
        uint32_t    num_args;         /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t    fe_pos;           /* foreach position */
        uint32_t    fe_iter_idx;      /* foreach iterator index */
    } u1;

    union {
        uint32_t    var_flags;        /* flags for $... */
        uint32_t    next;             /* hash chained bucket */
        uint32_t    cache_slot;       /* cache slot (for RECV_INIT) */
        uint32_t    label;            /* label position */
        uint32_t    opline_num;       /* opline number (for _DECLARE_ANON_CLASS) */
        uint32_t    num_args;         /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t    fe_iter_idx;      /* foreach iterator index */
    } u2;
};

可以看到 zval 实际上是一个联合体，它可以代表 long, double, string, array, object, resource, reference 等多种类型。

zval 的引用计数

在 PHP 中，引用计数用于判断一个 zval 是否已经被垃圾回收，如果一个 zval 的引用计数为0，那么 PHP 核心将会回收它。因此，当我们使用一个已经被释放的 zval 时，可能会发生堆栈故障（segmentation fault）等问题。

zval 结构体中的 count 字段就是用来维护引用计数的，它的值就是指向该值的变量的数量即：可通过单一的变量声明n次来引用同一值。例如：

$a = 123;
$b = $a;
$c = &$b;

在上述 PHP 代码中，$a, $b, $c 分别是三个 zval，它们的值都是 123。同时，$b 和 $c 都是 $a 的别名（即引用）。此时，三个 zval 的引用计数都是 1。

示例说明

下面通过两个示例，来说明 PHP7 中 zval 的使用：

示例一：变量的类型转换

$x = 123;  // $x 是一个整型变量
$x = 123.0;  // $x 变成了一个浮点型变量

当我们给 zval 赋值时，PHP7 会根据变量的值来选择合适的 zval 类型。当变量的值发生改变时，PHP7 会检查该变量的类型，然后尝试将其转换为新的类型。在上述代码中，当 $x 赋值为 123 时，PHP7 会创建一个整型的 zval，当 $x 的值变为 123.0 时，在存储 $x 的 zval 中的 type 字段被改为了浮点型类型。

示例二：foreach 循环中的引用计数自增

$arr = [1, 2, 3];
foreach ($arr as &$data) {}

在上述代码中，我们使用 foreach 循环遍历数组 $arr。由于 $data 是一个引用，因此 PHP7 内部会将 $data 的引用计数加 1。由于 $data 是 $arr 中的一个元素，因此 PHP7 也会将该元素的引用计数加 1。这种引用计数的自增策略，能够避免在循环结束后，$data 的引用计数被错误地减 1，同时也能够避免因为在循环中修改元素值过程中，无法实时的同步更新数组元素值的问题。

在上面的两个示例中，我们可以看到 PHP7 内部是如何使用 zval 来实现变量存储和操作的，并且通过对 zval 的引用计数的维护，能够使 PHP7 能够更加高效地管理内存。