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php內核分析之zval
學習PHP的同學對php內核方面的知識也許了解的還不是很清楚，那么下面小編就php內核之zval展開分析，希望對大家有用，更多內容請關注應屆畢業生網!
這里閱讀的php版本為PHP-7.1.0 RC3，閱讀代碼的平臺為linux
實際上，從這個函數開始，就已經進入到了zend引擎的范圍了。
zend_eval_string_ex(exec_direct, NULL, "Command line code", 1)
實際上是調用Zend/zend_execute_API.c
zend_eval_stringl_ex(str, strlen(str), retval_ptr, string_name, handle_exceptions);
再進去是調用
result = zend_eval_stringl(str, str_len, retval_ptr, string_name);
這里的retval_ptr為NULL，string_name為"Command line code", str為"echo 12;"
zend_eval_stringl
其實這個函數主流程并不復雜。簡化下來就如下
ZEND_API int zend_eval_stringl(char *str, size_t str_len, zval *retval_ptr, char *string_name) /* {{{ */
{
...
new_op_array = zend_compile_string(&pv, string_name); // 這個是把php代碼編譯成為opcode的過程
...
zend_execute(new_op_array, &local_retval); // 這個是具體的.執行過程，執行opcode，把結果存儲到local_retval中
...
retval = SUCCESS;
return retval;
}
先把php編譯為opcode，然后執行這個opcode。只是這個函數有一些關鍵的結構需要理一下。
zval
我們會看到
zval local_retval;
這樣的變量，然后會對這個變量進行如下操作：
ZVAL_UNDEF(&local_retval);
ZVAL_NULL(z)
ZVAL_FALSE(z)
ZVAL_TRUE(z)
ZVAL_BOOL(z, b)
ZVAL_LONG(z, l)
ZVAL_DOUBLE(z, d)
ZVAL_STR(z, s)
ZVAL_INTERNED_STR(z, s)
ZVAL_NEW_STR(z, s)
ZVAL_STR_COPY(z, s)
ZVAL_ARR(z, a)
ZVAL_NEW_ARR(z)
ZVAL_NEW_PERSISTENT_ARR(z)
ZVAL_OBJ(z, o)
ZVAL_RES(z, r)
ZVAL_NEW_RES(z, h, p, t)
ZVAL_NEW_PERSISTENT_RES(z, h, p, t)
ZVAL_REF(z, r)
ZVAL_NEW_EMPTY_REF(z)
ZVAL_NEW_REF(z, r)
ZVAL_NEW_PERSISTENT_REF(z, r)
ZVAL_NEW_AST(z, a)
ZVAL_INDIRECT(z, v)
ZVAL_PTR(z, p)
ZVAL_FUNC(z, f)
ZVAL_CE(z, c)
ZVAL_ERROR(z)
php是一個弱類型的語言，它可以用一個$var來代表string，int，array，object等。這個就是歸功于zval_struct結構
// zval的結構
struct _zval_struct {
zend_value value; // 存儲具體值，它的結構根據類型不同而不同
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchar type, // 這個位置標記了這個val是什么類型的(IS_STRING/IS_INT)
zend_uchar type_flags, // 這個位置標記了這個val是什么屬性 (IS_CALLABLE等)
zend_uchar const_flags, // 常量的一些屬性 (IS_CONSTANT_CLASS)
zend_uchar reserved) // 保留的.一些字段
} v;
uint32_t type_info; // 類型的一些額外信息
} u1; // 保存類型的一些關鍵信息
union {
uint32_t next; // 如果是在hash鏈表中，這個指針代表下一個元素的index
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 */
uint32_t access_flags; /* class constant access flags */
uint32_t property_guard; /* single property guard */
} u2; // 一些附屬字段
};
這個接口最重要的兩個字段是 value，存儲變量的值。另一個是u1.v.type 存儲變量的類型。這里，value也是一個結構
typedef union _zend_value {
zend_long lval; /* long value */
double dval; /* double value */
zend_refcounted *counted;
zend_string *str; // string
zend_array *arr; // array
zend_object *obj; // object
zend_resource *res; // resource
zend_reference *ref; // 指針
zend_ast_ref *ast; // ast指針
zval *zv;
void *ptr;
zend_class_entry *ce; // class實體
zend_function *func; // 函數實體
struct {
uint32_t w1;
uint32_t w2;
} ww;
} zend_value;
如果u1.v.type == IS_STRING, 那么value.str就是指向了zend_string結構。好了，php的垃圾回收是通過引用計數來進行的，這個引用計數的計數器就放在zval.value.counted里面。
我們對zval設置的時候設置了一些宏來進行設置，比如：ZVAL_STRINGL是設置string，我們仔細看下調用堆棧：
ZVAL_STRINGL(&pv, str, str_len); // 把pv設置為string類型，值為str
這個函數就是把pv設置為zend_string類型
// 帶字符串長度的設置zend_sting類型的zval
#define ZVAL_STRINGL(z, s, l) do { \
ZVAL_NEW_STR(z, zend_string_init(s, l, 0)); \
} while (0)
注意到，這里使用了一個寫法，do {} while(0) 來設置一個宏，這個是C里面比較好的寫法，這樣寫，能保證宏中定義的東西在for，if，等各種流程語句中不會出現語法錯誤。不過其實我們學習代碼的時候，可以忽略掉這個框框寫法。
zend_string_init(s, l, 0)
...
// 從char* + 長度 + 是否是臨時變量(persistent為0表示最遲這個申請的空間在請求結束的時候就進行釋放)，轉變為zend_string*
static zend_always_inline zend_string *zend_string_init(const char *str, size_t len, int persistent)
{
zend_string *ret = zend_string_alloc(len, persistent); // 申請空間，申請的大小為zend_string結構大小(除了val)+ len + 1
memcpy(ZSTR_VAL(ret), str, len);
ZSTR_VAL(ret)[len] = '\0';
return ret;
}
這個函數可以看的點有幾個:
persistent
這個參數是用來代表申請的空間是不是“臨時”的。這里說的臨時是zend提供的一種內存管理器，相關請求數據只服務于單個請求，最遲會在請求結束的時候釋放。
臨時內存申請對應的函數為：
void *emalloc(size_t size)
而永久內存申請對應的函數為：
malloc
zend_string_alloc
static zend_always_inline zend_string *zend_string_alloc(size_t len, int persistent)
{
zend_string *ret = (zend_string *)pemalloc(ZEND_MM_ALIGNED_SIZE(_ZSTR_STRUCT_SIZE(len)), persistent);
GC_REFCOUNT(ret) = 1;
GC_TYPE_INFO(ret) = IS_STRING | ((persistent ? IS_STR_PERSISTENT : 0) << 8);
zend_string_forget_hash_val(ret);
ZSTR_LEN(ret) = len;
return ret;
}
我們先看看zend_string的結構：
// 字符串
struct _zend_string {
zend_refcounted_h gc; // gc使用的'被引用的次數
zend_ulong h; // 如果這個字符串作為hashtable的key在查找時候需要重復計算它的hash值，所以保存一份在這里
size_t len; // 字符串長度
char val[1]; // 柔性數組，雖然我們定義了數組只有一個元素，但是在實際分配內存的時候，會分配足夠的內存
};
_ZSTR_STRUCT_SIZE(len) gc+h+len的空間，最后給了val留了len+1的長度
#define _ZSTR_STRUCT_SIZE(len) (_ZSTR_HEADER_SIZE + len + 1)
## GC_REFCOUNT(ret) = 1;
#define GC_REFCOUNT(p) (p)->gc.refcount
這里就看到一個結構zend_refcounted_h
typedef struct _zend_refcounted_h {
uint32_t refcount; // 真正的計數
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_3(
zend_uchar type, // 冗余了zval中的類型值
zend_uchar flags, // used for strings & objects中有特定作用
uint16_t gc_info) // 在GC緩沖區中的索引位置
} v;
uint32_t type_info; // 冗余zval中的type_info
} u; // 類型信息
} zend_refcounted_h;
回到我們的實例，我們調用的是
zend_string_init(s, l, 0) // s=char*(echo 12;) l=8
返回的zend_string實際值為：
struct _zend_string {
struct {
uint32_t refcount; // 1
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_3(
zend_uchar type, // IS_STRING
zend_uchar flags,
uint16_t gc_info)
} v;
uint32_t type_info; //IS_STRING | 0 => IS_STRING
} u;
} gc;
zend_ulong h; // 0
size_t len; // 8
char val[1]; // echo 12;\0
};
結合到zval里面，那么ZVAL_STRINGL(&pv, str, str_len);返回的zval為
// zval的結構
struct _zval_struct {
union _zend_value {
zend_long lval;
double dval;
zend_refcounted *counted;
zend_string *str; // 指向到上面定義的那個zend_string中
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;
} value;
union {
struct {
ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
zend_uchar type,
zend_uchar type_flags,
zend_uchar const_flags,
zend_uchar reserved)
} v;
uint32_t type_info; // IS_STRING_EX
} u1;
union {
uint32_t next;
uint32_t cache_slot;
uint32_t lineno;
uint32_t num_args;
uint32_t fe_pos;
uint32_t fe_iter_idx;
uint32_t access_flags;
uint32_t property_guard;
} u2;
};
這里，就對zval結構有初步了解了。
另外建議記住幾個常用的類型，后續調試的時候會很有用
/* 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
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