PHP世界的原子-zval探秘

要想研究一个世界，要从宏观和微观两个角度来看。研究php也是一样的。直接写php代码算是从宏观角度去研究了php，而从微观角度开始研究php，自然就要从zval开始了。

如果把php比作一个世界的话，zval可以算是这个世界的原子了。它是php变量的实际存储单元，贯通了整个php的世界。

zval是在Zend2中引入的，后来在php7中，zval的结构做了扩展。不过这次主要研究的是php5的zval，php7的有机会再研究。

首先拉下来一份php的源码(https://github.com/php/php-src)。切到分支PHP-5.6.26，打开Zend/zend_types.h，在55行能看到如下代码:

而在Zend/zend.h的334行，能看到_zval_struct的定义。

可以看出，zval这个结构体有4个部分，value保存了具体的值，而type则指明了这个具体值的类型。refcount__gc和is_ref__gc从名字能看出跟gc有关，但其实他们不仅仅是跟gc有关，还有更重要的用途。

is_ref__gc说明了这个zval是否被是引用的。而refcount__gc说明了有几个变量是这个值：比如有两个变量都是一样的值，那么在底层这两个变量指向的都是同一个zval，然后refcount__gc会被设为2。如果有三个变量都指向这个值，那么refcount__gc就是3。如果其中一个变量发生变化的话，才会建立新的zval，原来的zval的refcount__gc减1。这种机制就是写时复制，copy-on-write。

上面是zvalue_value的定义，这是个union。它可以被解读为长整数，双精度浮点数，一个字符串指针和相应的字符串长度，hashtable指针，php对象或者是php常量的表达式抽象树。具体采用哪种解读，则是看zval结构体的type字段。

接下来要隆重介绍一个压箱底的函数，它可以查看每个变量的zval：debug_zval_dump()。配合这个函数，我们可以看看refcount__gc是怎么变化的。

这段代码的结果如下：

我们来一个个分析。

首先是上面的$a、$b和$c，它们的refcount都是4，明明只有三个变量但为啥是4呢？其实除了它们3个自身之外，在函数调用传值时也复制了一次变量，所以在3个之外还得加1，也就成了4。

而中间的三个怎么又变成了3、3、2呢？简单想想就能发现，因为发生了写时复制，建立了新的zval给了$c，所以它的refcount成了1，传入函数变成了2。而$a和$b指向的zval少了$c，自然refcount就会减1了。

至于最后三个，$d成了$a的引用，需要改写zval的is_ref为1，于是发生了写时复制，所以$b的zval的refcount再次减1。而$a和$d都指向同一个zval，而且它们是引用就不再发生写时复制，自然refcount就保持在了1。

大概zval就介绍完了，其实很简单。但是有个思考题：

相信你这么聪明，应该能想明白为啥改了$c[1]，$a[1]也发生了变化了吧？