php5.3垃圾回收之变量

原文地址： http://derickrethans.nl/collecting-garbage-phps-take-on-variables.html

关于PHP垃圾回收机制(Garbage Collection . GC) ，原作者写了三篇文章。这是第一篇，主要讲解PHP如何处理变量。
第二篇和第三篇主要讲常用的GC方法，以及GC是如何实现的，以及一些其它的说明和评测。

PHP版本：5.3

进入正题：

PHP把变量保存在zval容器里面。容器，container，可以想像成一块存储区域，或者一个盒子。

如上图所示，zval容器保存了此变量的类型type，值value，还有其它二块东西。
其中一个叫做”is_ref”, 它是一个bool型的值，占用一个bit，表示该zval容器（也就是这个变量）是否被引用。
php就是使用这个bit来判断变量是个普通变量，或者是个引用（reference）。
说起来，PHP有二种引用：
其一是用户代码中的&
其二是PHP内部实现的引用计数机制（internal reference counting mechanism），用来优化内存使用的。
is_ref是指&

zval容器中的另外一部分，是”refcount”,引用计数。用来记录有多少个变量指向这个zval容器。
通常吧，这个时候我们只说symbol(符号)，不说variables(变量),其实是同一个意思。
当refcount为1的时候，is_ref必须为0。
当refcount为0的时候，该容器会被删除掉，释放空间出来。

所有的symbol保存在一张symbol table里面（符号表）。
php维护了很多张这样的表，GLOBAL一张，每个函数一张。类的每个方法也有一张。
基本上是按照变量的作用域(scope)来建表的。

当我们用一个constant value（常量）来为变量赋值的时候，zval容器才会被创建出来。
举例：

$a = "this is";


如上图所示；在当前的作用域里面，符号a被创建出来，zval容器也被创建，
类型：string
值： this is
is_ref: 默认为0
refcount: 1 表示现在只有一个符号(a)指向这个容器。

如果你安装了Xdebug，可以使用如下的代码：

xdebug_debug_zval("a");

可以看到：

a: (refcount=1, is_ref=0)="this is"

貌似看不到变量类型嘛。

再看下面的例子：

$a = "this is"; $b = $a; $c = $a; xdebug_debug_zval("a");

可以看到：

a: (refcount=3, is_ref=0)="this is"


如上图所示， refcount 变成3了，表示有3个符号指向这个容器。
看来PHP还是蛮聪明的，它并没有给$b创建一个单独的容器出来,节省了内存。
只有到了必要的时候，才会创建新的容器。
如下：

$a = "this is"; $b = $a; $c = $a; $c = 42; 

如上图所示， 在$c = 42的时候，一个新的容器被创建出来，原有容器的refcount减一。

如果我们unset一个变量呢？

$a = "this is"; $c = $b = $a; xdebug_debug_zval("a"); $c = 42; unset( $b, $c ); xdebug_debug_zval("a");

会显示：

a: (refcount=3, is_ref=0)="this is" a: (refcount=1, is_ref=0)="this is" 

如果我们再调用 unset($a)，那么这个zval容器也就一起消失了。

接下来讲引用赋值：

$a = "this is" $b = &$a; $c = &$b;


如图：符号a b和c都指向同一个容器，而且这个容器的is_ref位为1(因为&出现了)。
表示这是一个引用。refcount为3。
接下来

$b = 42;


会把容器的值设置为42。

接下来unset一个变量

unset($c);


容器的refcount减一,c这个符号消失。

再unset($a)呢？

refcount继续减一，值为1。同时， is_ref变回0。引用消失。a符号消失。

您理解了吗？

引用赋值与普通赋值的区别就在于容器的is_ref位为1还是为0。
如果为1，改变任意一个变量的值，只是会更改容器的值。
如果为0，改变任意一个变量的值，都会创建一个新的容器出来。

如果把引用赋值与普通赋值混合起来会怎么样？

$a = "this is"; $b = $a;


如图，二个符号都指向同一个容器。

继续

$c = &$b;


如图，一个新的容器被分配出来，b和c都指向它，而且is_ref=1。
没什么特殊的。想想也应该是这样。
总不可能abc都指向同一个容器吧。

这样呢？

$a = "this is"; $b = &$a; 

如图，二个符号指向同一容器，is_ref=1，因为发生了引用赋值。

继续

$c = $a;


如图，一个新的容器被分配出来，c指向了它。 原容器没发生变化。
看到这里，是不是有点乱了。慢慢体会一下吧。

但是，如果

$b = $a;或是$a = $b;  

则不会对zval有任何影响。

休息一下。

接下来讲PHP如何处理数组和对象。

以数组为例吧，对象也差不多。
每个数组都维护了一张自己的符号表，保存了自己的元素。
看代码：
$a = array( "meaning" => "life", "number" => 42 ); xdebug_debug_zval( "a" );

会显示：

a: (refcount=1, is_ref=0)=array ( "meaning" => (refcount=1, is_ref=0)="life", "number" => (refcount=1, is_ref=0)=42 )

很合理，也很合逻辑。

如图所示，三个zval容器被创建了出来，”a”, “meaning”, “number”。
数组对refcount的处理，与普通的变量(标量 scalar)是相同的。演示一下看：

$a = array( "meaning" => "life", "number" => 42 ); $a["life"] = $a["meaning"]; xdebug_debug_zval( "a" ); 
会显示：

a: (refcount=1, is_ref=0)=array ( "meaning" => (refcount=2, is_ref=0)="life", "number" => (refcount=1, is_ref=0)=42, "life" => (refcount=2, is_ref=0)="life" )


如图，life和meaning都指向同一个容器,容器的refcount为2。
和前面所讲的php处理标量的行为是完全一致的。

unset数组的一个元素，与unset一个普通变量的情况也是完全一致的，
删除这个符号，然后refcount减一，如果值为0了，就删除这个容器。不再举例。

最后来看一个奇怪的操作：
我们把数组自身作为它自己的元素，并且使用引用赋值。
好象说得不太明白，看代码：

$a = array( "one" ); $a[] =& $a; xdebug_debug_zval( "a" );

如果不是引用赋值，就简单多了。不表。

输出为：

a: (refcount=2, is_ref=1)=array ( 0 => (refcount=1, is_ref=0)="one", 1 => (refcount=2, is_ref=1)=... ) 

需要解释吗？
应该也算是蛮合理的吧。

如果unset a变量，会怎么样？
按照以前的经验，应该是会删除a这个符号，然后refcount减一。如果值为0了，就清理掉容器。
不过从直觉上来讲，$a被unset,那么这个数组也应该消失才对吧？

unset($a);

输出：

(refcount=1, is_ref=1)=array ( 0 => (refcount=1, is_ref=0)="one", 1 => (refcount=1, is_ref=1)=... )

虽然在当前的作用域里面，已经没有符号指向这个zval容器，但它并没有被释放出来，
只是因为array[1]还指向着它？

因为没有变量指向这个容器了，所以在php代码中，我们无法对其进行任何操作。
这就出现了内存泄漏(memory leak)。
不过，在脚本执行结束之后，php会把这块区域也释放出来的。

所以，使用引用的时候，一定要小心。

如果你想继续研究，php如何处理function参数，function局部变量,以及更多的引用赋值，请看这个PDF：

http://derickrethans.nl/files/phparch-php-variables-article.pdf

不过要注意，他讲的是php4.3。不知道在5.3的时候，会不会有什么变化。