上一篇讲解了【PHP7源码学习】源码整体结构分析，从本篇开始讲解PHP7中第一个非常重要的结构 zval。
基础知识
为了更好的理解PHP7中zval的实现，我们先来了解下一些基本知识，包括数据类型，变量类型，与变量存储密切相关的堆栈等等基本知识
数据类型
在c语言中，基本的数据类型有int，double，long，char以及指针ptr。c语言中，数据类型在不同系统中长度不同。
(gdb) p sizeof(char)
$1 = 1
(gdb) p sizeof(int)
$2 = 4
(gdb) p sizeof(long)
$3 = 8
(gdb) p sizeof(char *)
$4 = 8
(gdb) p sizeof(void *)
$5 = 8
结构体
struct test {
char a; //1
int b; //4
long c; //8
void* d; //8
int e; //4
char* f; //8
};
从上面代码来看 整个结构体的大小是1+4+8+8+4+8=33？对吗？
下面来打印计算下:
结构体大小计算示意图
从图上可以看到是40 而不是33，为什么呢？ 这就要引入另外一个概念， 结构体对齐，在我的机器上是按照8自己来对齐的，如下图所示：
结构体对齐示意图
联合体
union test {
char a; //1
int b; //4
long c; //8
void* d; //8
};
联合体是复用了同一块内存，对联合体的成员进行修改会影响其他成员的值，联合体的大小为其最大成员变量的大小。
联合体示意图
堆栈基本知识
1). 栈区(stack) ---- 主要是存储参数值，局部变量，维护函数调用关系
2). 堆区(heap) ---- 动态内容区域，随时申请和释放。
3). 全局区 ---- 存储全局和静态变量
4). 字面量区 ---- 常量字符串存储区
5). 程序代码区 ---- 存储二进制代码。
示意图如下:
堆栈示意图
变量类型与实现
PHP中的变量是弱类型的，也实现了如int，float，string，array和object等类型。PHP中的变量都是使用结构体zval表示的。下面我们先来了解下PHP5中的zval。
PHP5的zval
PHP5zval结构体 PHP-5.6.31/Zend/zend.h
typedef union _zvalue_value {
long lval; // long value 8字节
double dval; // double value 8字节
struct {
char *val; // 8字节
int len; // 4字节
} str; // 12字节
HashTable *ht; // hash table value 8字节
zend_object_value obj; // 12字节
zend_ast *ast; // 8字节
} zvalue_value; // 16字节
struct _zval_struct {
/* Variable information */
zvalue_value value; // value 16字节
zend_uint refcount__gc; //4字节 垃圾回收
zend_uchar type; // active type 1字节
zend_uchar is_ref__gc; //1 字节
}; // 24字节 结构对齐。
从上面来看，PHP5时代 对zval的优化都是通过结构映射的方式做的。
PHP5变量实际占用的内存示意图
PHP7的zval
PHP7的zval对5做了优化，保留了value字段，但去掉了复杂结构，通过指针操作来完成，新的联合体的value内存占用只有8字节，zval结构体如下:
//zval 8字节
typedef union _zend_value {
zend_long lval; /*整型 */
double dval; /* 浮点型 */
zend_refcounted *counted; /* 引用计数 */
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 */
zend_ast_ref *ast; /* 抽象语法树*/
zval *zv; /* zval类型 */
void *ptr; /* 指针类型 */
zend_class_entry *ce; /* class类型*/
zend_function *func; /* function类型 */
struct {
uint32_t w1;
uint32_t w2;
} ww;
} zend_value;
//整个zval占用16字节
struct _zval_struct {
zend_value value; //8字节
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchar type, /* 记录变量类型 */
zend_uchar type_flags, /*对应变量类型特有的标记*/
zend_uchar const_flags,
zend_uchar reserved) /* call info for EX(This) */
} v;
uint32_t type_info; //4字节
} u1;
union {
uint32_t next; /* 解决hash冲突 */
uint32_t cache_slot; /* 运行时缓存 */
uint32_t lineno; /* 对于zend_ast_zval存行号*/
uint32_t num_args; /* EX(This)参数个数 */
uint32_t fe_pos; /* foreach 的位置 */
uint32_t fe_iter_idx; /* foreach 游标标记 */
uint32_t access_flags; /* 类的常量访问标识 public protected private*/
uint32_t property_guard; /* 单一属性保护 */
} u2;
};
1）u1中的字段信息:
type_flags
/* zval.u1.v.type_flags */
#define IS_TYPE_CONSTANT (1<<0) //常量类型
#define IS_TYPE_IMMUTABLE (1<<1) //不可变类型
#define IS_TYPE_REFCOUNTED (1<<2) //引用计数类型
#define IS_TYPE_COLLECTABLE (1<<3) //可能包含循环引用类型
#define IS_TYPE_COPYABLE (1<<4) //可被复制类型
const_flags
/* zval.u1.v.const_flags */
#define IS_CONSTANT_UNQUALIFIED 0x010
#define IS_CONSTANT_VISITED_MARK 0x020
#define IS_CONSTANT_CLASS 0x080 /* __CLASS__ in trait */
#define IS_CONSTANT_IN_NAMESPACE 0x100 /* used only in opline->extended_value */
PHP7开始value和u1已经可以表示任何类型，并记录一些类型的属性。还有一个u2，字段均为uint32_t
类型，占用4字节，zval总共占用16字节，如果没有u2字段，在内存对齐的情况下，zval同样占用16字节。
2）u2中的字段信息：
next:用来解决哈希冲突问题，记录冲突的下一个元素位置。
cache_slot:运行时缓存。在执行函数时回优先去缓存中查找，若缓存中没有，回在全局的function中查找
lineno:文件执行的行号
num_args:函数调用时传入参数的个数
fe_pos:遍历数组时的当前位置。
fe_iter_idx:同上，不过是针对对象的，对象的属性也是HashTable，遍历对象就是遍历对象的属性
access_flags:对象访问标识，如public,protected,private.
property_guard:防止类中魔术方法的循环调用，如__get,__set
PHP7zval占用内存示意图如下:
PHP7 zval内存占用示意图
PHP7变量类型
/* regular data types */
#define IS_UNDEF 0
#define IS_NULL 1
#define IS_FALSE 2
#define IS_TRUE 3
#define IS_LONG 4
#define IS_DOUBLE 5
#define IS_STRING 6
#define IS_ARRAY 7
#define IS_OBJECT 8
#define IS_RESOURCE 9
#define IS_REFERENCE 10
/* constant expressions */
#define IS_CONSTANT 11
#define IS_CONSTANT_AST 12
/* fake types */
#define _IS_BOOL 13
#define IS_CALLABLE 14
#define IS_ITERABLE 19
#define IS_VOID 18
/* internal types */
#define IS_INDIRECT 15
#define IS_PTR 17
#define _IS_ERROR 20
字符串
请看下节
数组
PHP7数组实现
引用
说到引用问题，就不得不说一下PHP中的传值和传址的区别。
传值: 就是最简单的赋值操作,当改变b的值需要保持不变，此时需要分离， 传地址意味着改变b也会跟着变。
$a = 10;
$b = $a;
$a = 20;
unset($a);
从PHP7的zval设计来看，并没有存储引用计数相关信息，所以在处理“&”的问题上，PHP7采用完全不同的一种方式。
$a = "hello";
$b = $a;
$c = &$b;
PHP7引入了一个全新的类型 IS_REFERENCE来处理这个问题,首先看下结构:
struct _zend_reference {
zend_refcounted_h gc; //存储引用计数信息
zval val; //存储数据
};
typedef struct _zend_refcounted_h {
uint32_t refcount; /* reference counter 32-bit */
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_3(
zend_uchar type,
zend_uchar flags, /* used for strings & objects */
uint16_t gc_info) /* keeps GC root number (or 0) and color */
} v;
uint32_t type_info;
} u;
} zend_refcounted_h;
PHP7中$b = $a赋值过程示意图
引入"&"操作后的示意图
至此PHP7的zval讲解到此结束，请看下一节 PHP7字符串的实现