php7 zval及变量存储方式

Zval是PHP中最重要的数据结构之一，它包含了PHP中变量的值和类型相关信息。

1. zval

1.1 zval的结构(zend_types.h)

typedef struct _zval_struct     zval;

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* value */
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,         /* active type */
                zend_uchar    type_flags,
                zend_uchar    const_flags,
                zend_uchar    reserved)     /* call info for EX(This) */
        } v;
        uint32_t type_info;
    } u1;
    union {
        uint32_t     var_flags;
        uint32_t     next;                 /* hash collision chain */
        uint32_t     cache_slot;           /* literal cache slot */
        uint32_t     lineno;               /* line number (for ast nodes) */
        uint32_t     num_args;             /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t     fe_pos;               /* foreach position */
        uint32_t     fe_iter_idx;          /* foreach iterator index */
    } u2;
};

zval结构比较简单, 由三个部分组成:

• zend_value:保存具体变量类型的值或指针
• u1的核心作用是区分类型
• u2为辅助值

为了更直观的看下zval的结构及核心字段的取值，我们上张图。

image

对u1.v.type的说明：

1. IS_UNDEF：标记未定义，表示数据可以被覆盖或者删除。比如在对数组元素进行unset操作时，PHP 7并不会直接将数据从分配给HashTable的内存中删掉，而是先将该元素所在的Bucket的位置标记为IS_UNDEF，当HashTable中IS_UNDEF元素个数到达一定阈值时，进行rehash操作时再将IS_UNDEF标记的元素覆盖或删除。
2. IS_TRUE和IS_FALSE：这里将IS_BOOL优化成两个，直接将布尔类型的标记记录在type中。
3. IS_REFERENCE：是新增的类型，PHP7中使用不同的处理方式来处理“&”
4. IS_INDIRECT：同样也是新增的类型，由于PHP 7中HashTable的设计跟PHP5中有很大的不同，所以在解决全局符号表访问CV变量表的问题上，引入了IS_INDRECT类型。
5. IS_PTR：该类型被定义为指针类型，用来解析value.ptr，通常用在函数类型上。比如声明一个函数或者方法。

1.2 zend_value

zval的中zend_value定义如下：

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;             /* long value */
    double            dval;             /* double value */
    zend_refcounted  *counted;
    zend_string      *str;
    zend_array       *arr;
    zend_object      *obj;
    zend_resource    *res;
    zend_reference   *ref;
    zend_ast_ref     *ast;
    zval             *zv;
    void             *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function    *func;
    struct {
        uint32_t w1;
        uint32_t w2;
    } ww;
} zend_value;

1.3 zval内存占用

在一个zval中：

• zend_value为union，只占8字节。刚好可以存放一个zend_long或是一个double，又或者一个指针。
• u1为4字节，存储一个v或type_info
• u2为4字节

zval内存分布

所以一个zval占用16字节。相应php5中，一个zval的大小为48字节，的确是巨大的提升。

2. 变量存储

2.1 true, false, null

可根据zval.u1.v.type直接区分，无需zend_value参与

2.2 long，double

直接存储在zend_value的lval或dval中。

2.3 其它类型(string，array，object，resource等)

使用zend_value对应的指针，指向其具体的结构。

比如字串类型的结构为

struct _zend_string {
    zend_refcounted_h gc;
    zend_ulong        h;                /* hash value */
    size_t            len;
    char              val[1];
};

一个字串变量内存组织如下图所示, zval.value.str指向zend_string结构。

一个字串变量的存储