解析PHP7中的zval结构和采用计数机制

    最近，当我在PHP7中查找有关垃圾回收的信息时，Internet上的一些代码示例在本地环境中运行时显示出不同的结果，这使我很困惑。 仔细考虑后发现问题并不难：这些文章大多数来自PHP5.x时代，并且在PHP7发行之后，采用了新的zval结构，并且相关信息相对较差，因此我合并了 一些信息进行总结，主要集中在解释新的zval容器中的引用计数机制上，希望您能给一些建议。

    PHP7 中新的 zval 结构

    明人不说暗话，先看代码！

    对于该结构的详细描述可以参考文末鸟哥的文章，写的非常详细，我就不关公面前耍大刀了，这里我只提出几个比较关键的点：

    PHP7 中的变量分为变量名和变量值两部分，分别对应 zval_struct 和在其中声明的 value

    zval_struct.value 中的 zend_long 、double 都是简单数据类型，能够直接储存具体的值，而其他复杂数据类型储存一个指向其他数据结构的指针

    PHP7 中，引用计数器储存在 value 中而不是 zval_struct

    NULL、布尔型都属于没有值的数据类型（其中布尔型通过 IS_FALSE 和 IS_TRUE 两个常量来标记），自然也就没有引用计数

    引用（REFERENCE）变为了一种数据结构而不再只是一个标记位了，它的结构如下：

    zend_reference 作为 zval_struct 中包含的一种 value 类型，也拥有自己的 val 值，这个值是指向一个 zval_struct.value 的。他们都拥有自己的引用计数器。

    针对第六点，请看如下代码：

    此时的数据结构是这样的：

    $a 与 $b 各拥有一个 zval_struct 容器，并且其中的 value 都指向同一个 zend_reference 结构，zend_reference 内嵌一个 val 结构， 指向同一个 zend_string，字符串的内容就储存在其中。

    而 $c 也拥有一个 zval_struct，而它的 value 在初始化的时候可以直接指向上面提到的 zend_string ，这样在拷贝时就不会产生复制。

    下面我们就聊一聊在这种全新的 zval 结构中，会出现的种种现象，和这些现象背后的原因。

    问题

    一. 为什么某些变量的引用计数器的初始值为 0

    现象

    原因

    在 PHP7 中，为一个变量赋值的时候，包含了两部分操作：

    1、为符号量（即变量名）申请一个 zval_struct 结构

    2、将变量的值储存到 zval_struct.value 中 对于 zval 在 value 字段中能保存下的值，就不会在对他们进行引用计数，而是在拷贝的时候直接赋值，这部分类型有：

    IS_LONG

    IS_DOUBLE

    即我们在 PHP 中的整形与浮点型。

    那么 var_str 的 refcount 为什么也是 0 呢？

    这就牵扯到 PHP 中字符串的两种类型：

    1、interned string 内部字符串（函数名、类名、变量名、静态字符串）：

    2、普通字符串：

    对于内部字符串而言，字符串的内容是唯一不变的，相当于 C 语言中定义在静态变量区的字符串，他们的生存周期存在于整个请求期间，request 完成后会统一销毁释放，自然也就无需通过引用计数进行内存管理。

    二. 为什么在对整形、浮点型和静态字符串型变量进行引用赋值时，计数器的值会直接变为2

    现象

    原因

    回忆一下我们开头讲的 zval_struct 中 value 的数据结构，当为一个变量赋整形、浮点型或静态字符串类型的值时，value 的数据类型为 zend_long 、 double 或 zend_string，这时值是可以直接储存在 value 中的。而按值拷贝时，会开辟一个新的 zval_struct 以同样的方式将值储存到相同数据类型的 value 中，所以 refcount 的值一直都会为 0。

    但是当使用 & 操作符进行引用拷贝时，情况就不一样了：

    PHP 为 & 操作符操作的变量申请一个 zend_reference 结构

    将 zend_reference.value 指向原来的 zval_struct.value

    zval_struct.value 的数据类型会被修改为 zend_refrence

    将 zval_struct.value 指向刚刚申请并初始化后的 zend_reference

    为新变量申请 zval_struct 结构，将他的 value 指向刚刚创建的 zend_reference

    此时：$var\_int\_1 和 $var_int_2 都拥有一个 zval_struct 结构体，并且他们的 zval_struct.value 都指向了同一个 zend_reference 结构，所以该结构的引用计数器的值为 2。

    题外话：zend_reference 又指向了一个整形或浮点型的 value，如果指向的 value 类型是 zend_string，那么该 value 引用计数器的值为 1。而 xdebug 出来的 refcount 显示的是 zend_reference 的计数器值（即 2）

    三. 为什么初始数组的引用计数器的值为 2

    现象

    原因

    这牵扯到 PHP7 中的另一个概念，叫做 immutable array（不可变数组）。

    不可变数组是 opcache 扩展优化出的一种数组类型，简单的说，所有多次编译结果恒定不变的数组，都会被优化为不可变数组，下面是一个反例：

    PHP 在编译阶段无法得知 time() 函数的返回值，所以此处的 $array 是可变数组。

    不可变数组与我们上面提到的内部字符串相同。 它们不使用引用计数，但是区别在于内部字符串的计数值始终为0，而不可变数组使用的伪计数值为2。

    总结

    简单数据类型

    整形（不使用引用计数）

    浮点型（不使用引用计数）

    布尔型（不使用引用计数）

    NULL（不使用引用计数）

    复杂数据类型

    字符串

    普通字符串（使用引用计数，初始值为 1）

    内部字符串（不使用引用计数，引用计数值恒为 0）

    数组

    普通数组（使用引用计数，初始值为 1）

    不可变数组（不使用引用计数，使用伪计数值 2）

    对象（使用引用计数，初始值为 1）