PHP - php7基本变量与内存管理机制

概述

这是源码php7系列的第二篇文章，主要介绍变量的机制和内存的管理，我相信学习源码是对代码整体提升的有效手段，话不多说，开始吧！

变量实现

1. 解密zval

zval 底层结构：

struct_zval_struct {
    zend_value value; //8个字节
    union u1； //4个字节
    union u2； //4个字节
}

对于vue来说是一个联合体，zval一共16个字节，u1 4个字节，u2四个字节，value结构体如下：

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;

虽然PHP属于弱类型语言，但是在底层实现中还是要区分类型的，因为类型里有天然的长度，类型引势内存的长度。

底层做了很多类型转化的处理，让我们不用关心php的类型和长度，这也是php开发高效的原因之一。

变量知识点：

• value、u1、u2都是联合体，在底层是要区分类型的
• u2里面有个重要的变量next,next会在数组中解决冲突使用

2.写时复制(Copy On Write)

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

zend\_refcounted\_h 作用是string类型的引用计数的结构体，h是字符串对应的hash值，它后面会用到数组里，len代表字符串的长度，char是字符串的值，因为C言语中字符串遇到\0就会自动结束，二进制是不安全的，所以php加上了长度。

$value1 = 'stark';
$value2 = $value1;
$value2 = 'zcc';

php的写时复制是这样发生的，如果把value2，两个变量指向的是同一个物理内存地址，存在硬盘上的某一个块里，也许地址是0x7fff5e01c00,当$value2赋值新的值时，zend\_refcounted\_h引用计数减一，zcc存入新的地址。可以看我之前的​​文章​​。

3.字符串的引用类型

struct _zend_reference {
  zend_refcounted_h gc;
  zval              val;
};

可以跟着代码执行一下，看看你心里的预期和实际打印出的值是否一致

$a = 'hello';
$b = &$a;
var_dump($a,$b);

$b = 'stark';
var_dump($a,$b);

unset($b);
var_dump($a,$b);

执行结果：

[root@dd2065d03db8 code]# /usr/local/php7.1.0/bin/php refer.php
string(5) "hello"
string(5) "hello"
string(5) "stark"
string(5) "stark"
string(5) "stark"
NULL

源码中的数组HashTable

struct _zend_array {
  zend_refcounted_h gc;
  union {
    struct {
      ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
        zend_uchar    flags,
        zend_uchar    nApplyCount,
        zend_uchar    nIteratorsCount,
        zend_uchar    consistency)
    } v;
    uint32_t flags;
  } u;
  uint32_t          nTableMask;
  Bucket           *arData;
  uint32_t          nNumUsed;
  uint32_t          nNumOfElements;
  uint32_t          nTableSize;
  uint32_t          nInternalPointer;
  zend_long         nNextFreeElement;
  dtor_func_t       pDestructor;
};

nTableMask是计算数组的索引值，\*arData存储数组里的key=>value的键值对，nNumUsed表示已经使用的空间，nNumOfElements真正的元素个数，nTableSize是arData的大小，nTableSize默认大小是8字节，内存不够每次扩容都x2，以此类推。

内存管理

在malloc申请内存时声明了size大小，但是回收时没有传size，怎么做到准确释放size大小内存的呢？

void *ptr=malloc(size);
free(ptr);

php7内存接口

void *ptr=_emalloc(size);
_efree(ptr);

1.Small内存的管理

内存的基本概念：chunk、page、各种规格的内存。

• chunk: 2MB 大小的内存
• page ：4KB大小的内存

#define ZEND_MM_CHUNK_SIZE (2 * 1024 * 1024)               /* 2 MB  */
#define ZEND_MM_PAGE_SIZE  (4 * 1024)                      /* 4 KB  */
#define ZEND_MM_PAGES      (ZEND_MM_CHUNK_SIZE / ZEND_MM_PAGE_SIZE)  /* 512 */

内存规格

• 内存预分配：使用mmap分配chunk

内存分类：

• 1.Small(30种规格) (size <= 3KB)
• 2.Large (3KB < size <= 2MB-4KB)
• 3.Huge(size > 2MB-4KB)

2. Chunk的内存对齐

关于chunk对齐的算法

/**********/
/* Chunks */
/**********/

static void *zend_mm_chunk_alloc_int(size_t size, size_t alignment)
{
  void *ptr = zend_mm_mmap(size);

  if (ptr == NULL) {
    return NULL;
  } else if (ZEND_MM_ALIGNED_OFFSET(ptr, alignment) == 0) {
#ifdef MADV_HUGEPAGE
      madvise(ptr, size, MADV_HUGEPAGE);
#endif
    return ptr;
  } else {
    size_t offset;

    /* chunk has to be aligned */
    zend_mm_munmap(ptr, size);
    ptr = zend_mm_mmap(size + alignment - REAL_PAGE_SIZE);
#ifdef _WIN32
    offset = ZEND_MM_ALIGNED_OFFSET(ptr, alignment);
    zend_mm_munmap(ptr, size + alignment - REAL_PAGE_SIZE);
    ptr = zend_mm_mmap_fixed((void*)((char*)ptr + (alignment - offset)), size);
    offset = ZEND_MM_ALIGNED_OFFSET(ptr, alignment);
    if (offset != 0) {
      zend_mm_munmap(ptr, size);
      return NULL;
    }
    return ptr;
#else
    offset = ZEND_MM_ALIGNED_OFFSET(ptr, alignment);
    if (offset != 0) {
      offset = alignment - offset;
      zend_mm_munmap(ptr, offset);
      ptr = (char*)ptr + offset;
      alignment -= offset;
    }
    if (alignment > REAL_PAGE_SIZE) {
      zend_mm_munmap((char*)ptr + size, alignment - REAL_PAGE_SIZE);
    }
# ifdef MADV_HUGEPAGE
      madvise(ptr, size, MADV_HUGEPAGE);
# endif
#endif
    return ptr;
  }
}