一道关于PHP类型转换的面试题

原文发表于我的博客 http://starlight36.com/post/php-type-convert

最近在为公司面试新人，经常会问到的一道题目就是PHP类型转换的值，例如：

var_dump((int)true);
var_dump((string)true);
var_dump((string)false);
var_dump((bool)"1");
var_dump((bool)"0");
var_dump((bool)"");
var_dump((bool)"false");

我印象中最早见到这道题目是在英极的PHP高级开发工程师岗位的笔试题里面，看似很基础，但是依然可以难住不少PHPer。先来看一下运行结果：

int(1)
string(1) "1"
string(0) ""
bool(true)
bool(false)
bool(false)
bool(true)

对于大多数人来说，第1、2、4行通常是没有问题的。但是为什么false转换为字符串是空字符串呢？在处理请求值时，通常会传一个字符串类型的false，但是“false”（字符串）并非false（布尔），这有点令人疑惑了。

为什么会这样呢？

关于这个问题，我们从PHP内核入手，看看在类型转换时系统内部到底发生了什么。

首先补充一些关于PHP弱类型实现方式的背景知识。PHP解释器是使用C语言写成的，当然最终对变量的处理，也会使用C语言构造数据结构来实现。在Zend引擎中，一个PHP变量对应的类型是zval。

打开Zend/zend_types.h文件，我们可以看到zval类型的定义，php-5.5.23版本大约在第55行左右：

typedef struct _zval_struct zval;

这样我们发现，zval其实是一个名为_zval_struct的结构体类型，我们在Zend/zend.h文件中找到这个结构体的定义，大约在320行左右开始：

typedef union _zvalue_value {
	long lval;					/* long value */
	double dval;				/* double value */
	struct {
		char *val;
		int len;
	} str;
	HashTable *ht;				/* hash table value */
	zend_object_value obj;
} zvalue_value;

struct _zval_struct {
	/* Variable information */
	zvalue_value value;		/* value */
	zend_uint refcount__gc;
	zend_uchar type;	/* active type */
	zend_uchar is_ref__gc;
};

大家可以看到，_zval_struct中包含两个重要的成员，一个是zvalue_value类型的value，一个是zend_uchar类型的type。注意zvalue_value类型是一个联合体，它用来存储一个PHP变量的值的信息。（如果你忘记了什么是联合体，我来解释一下。联合体类似结构体，但是联合体的中的成员，存储时有且只能有一个，而且联合体占用的空间是联合体中长度最长的那个成员，这样做是为了节省内存的使用。）在zvalue_value中，包括了long、double、struct、HashTable、zend_object_value五个类型的成员。他们分别用来存储PHP变量不同类型的值：

C类型	PHP类型
long	bool
int
resource
double	float
struct	string
HashTable	array
zend_object_value	object

看到这个结构体之后，想必也就明白了常问的诸如PHP中int类型的取值范围，以及php中strlen的时间复杂度之类的问题。

由此可见，PHP的变量类型转换，或者说是弱类型实现，本质上是实现zval类型在不同类型之间的转换。除了完成zvalue_value的数值转换，还需要将_zval_struct中的type设置成当前变量的type类型。在Zend引擎中实现了convert_to_*系列函数完成这一转换，我们在Zend/zend_operators.c中可以看到这些转换函数，在大约511行左右，可以找到转换为布尔类型的函数：

ZEND_API void convert_to_boolean(zval *op) /* {{{ */
{
	int tmp;

	switch (Z_TYPE_P(op)) {
		case IS_BOOL:
			break;
		case IS_NULL:
			Z_LVAL_P(op) = 0;
			break;
		case IS_RESOURCE: {
				TSRMLS_FETCH();

				zend_list_delete(Z_LVAL_P(op));
			}
			/* break missing intentionally */
		case IS_LONG:
			Z_LVAL_P(op) = (Z_LVAL_P(op) ? 1 : 0);
			break;
		case IS_DOUBLE:
			Z_LVAL_P(op) = (Z_DVAL_P(op) ? 1 : 0);
			break;
		case IS_STRING:
			{
				char *strval = Z_STRVAL_P(op);

				if (Z_STRLEN_P(op) == 0
					|| (Z_STRLEN_P(op)==1 && Z_STRVAL_P(op)[0]=='0')) {
					Z_LVAL_P(op) = 0;
				} else {
					Z_LVAL_P(op) = 1;
				}
				STR_FREE(strval);
			}
			break;
		case IS_ARRAY:
			tmp = (zend_hash_num_elements(Z_ARRVAL_P(op))?1:0);
			zval_dtor(op);
			Z_LVAL_P(op) = tmp;
			break;
		case IS_OBJECT:
			{
				zend_bool retval = 1;
				TSRMLS_FETCH();

				convert_object_to_type(op, IS_BOOL, convert_to_boolean);

				if (Z_TYPE_P(op) == IS_BOOL) {
					return;
				}

				zval_dtor(op);
				ZVAL_BOOL(op, retval);
				break;
			}
		default:
			zval_dtor(op);
			Z_LVAL_P(op) = 0;
			break;
	}
	Z_TYPE_P(op) = IS_BOOL;
}
/* }}} */

case IS_STRING这段代码即是将一个字符串类型变量转换为布尔型的操作。可以看到，只有空字符串，或者字符串长度为1，并且此字符为0时，字符串的布尔值才为1，也就是true，其他为0，也就是false。

同样的，我们也就明白了布尔值如何转换为字符串的，可以从_convert_to_string函数的实现中了解。

看似简单并且基础的PHP问题，究其根源是对PHP实现机制的把握。个人觉得，这道题也不失为鉴别PHPer知识边界的一道好题目。