php的扩展和嵌入--php内部变量

之前对于php的内部生命周期和Zend引擎的线程安全机制做了一个介绍，这里这篇文章则是主要介绍php的内部变量是如何实现的。

了解了这些实现的方法之后，对于写php，尤其是进行php扩展开发感觉相当有帮助。

php是一种类型比较松散的语言，与C相比不需要在使用变量前给出类型，直接用就可以。为了实现这一点，php必须在数据类型的定义上做一些工作。

数据类型：

最基本的类型被称为是zval或者说Zend Value,定义在Zend/zend.h头文件中。 typedef struct _zval_struct {
zvalue_value value;
zend_uint refcount;
zend_uchar type;
zend_uchar is_ref;
} zval; 其中zvalue_value按照如下定义： typedef union _zvalue_value {
long lval;
double dval;
struct {
char *val;
int len;
} str;
HashTable *ht;
zend_object_value obj;
} zvalue_value; 这个是一个union，使用union的时候两种可能，一种是所有的变量共享一片内存空间，一种是要对其中的类型进行n选1的时候。
Zend定义了8种基本的数据类型，这八种基本上在别的语言中也都见过，所以只对比较特殊的类型进行说明： IS_NULL：non-valueIS_BOOL：IS_LONGIS_DOUBLEIS_STRING：分配的空间需要是长度+1IS_ARRAY: php的数组其实是hashtable，其中包括label和dataIS_OBJECT:在数组的基础上加上了 方法、访问修改符、有域的常量以及特殊的事件处理器IS_RESOURCE：比如文件的句柄或是mysql的句柄这些存储在zval的type中，并且与zvalue_value有着分别的对应关系 注意下面有两个类型判断函数的对比：

void describe_zval(zval *foo)
{
    if (foo->type == IS_NULL) {
        php_printf("The variable is NULL");
    } else {
        php_printf("The variable is of type %d", foo->type);
    }
}

和

void describe_zval(zval *foo)
{
    if (Z_TYPE_P(foo) == IS_NULL) {
        php_printf("The variable is NULL");
    } else {
        php_printf("The variable is of type %d",
                            Z_TYPE_P(foo));
    }
}

第一段代码中采用的是c的写法，第二段代码是带有php特色的写法。 注意到Zend头文件中提供了很多对zval处理的宏，最好用它们，这里就是用了Z_TYPE_P(foo)。同样还有Z_TYPE()和Z_TYPE_PP()分别对应zval和zval** php_printf()则是在printf的基础上做了些针对SAPI和php输出机制的优化。

数据值

通过一些宏可以获取不同类型的zval的值： BVAL(): BooleanLVAL(): longDVAL(): double 这个函数针对三种不同的zval类型，分别利用Z_TYPE进行了类型判断。然后利用相应的值提取的宏进行取值。

void display_values(zval boolzv, zval *longpzv,
               zval **doubleppzv)
{
    if (Z_TYPE(boolzv) == IS_BOOL) {
        php_printf("The value of the boolean is: %s\n",
            Z_BVAL(boolzv) ? "true" : "false");
    }
    if (Z_TYPE_P(longpzv) == IS_LONG) {
        php_printf("The value of the long is: %ld\n",
            Z_LVAL_P(longpzv));
    }
    if (Z_TYPE_PP(doubleppzv) == IS_DOUBLE) {
        php_printf("The value of the double is: %f\n",
            Z_DVAL_PP(doubleppzv));
    }
}

对于string的处理则要稍微特殊一些：需要两个宏Z_STRVA和Z_STRLEN分别读取值和长度，这个从string类型的定义中也可以看到，它是由字符和长度组成的。

void display_string(zval *zstr)
{
    if (Z_TYPE_P(zstr) != IS_STRING) {
        php_printf("The wrong datatype was passed!\n");
        return;
    }
    PHPWRITE(Z_STRVAL_P(zstr), Z_STRLEN_P(zstr));
}

对数组的访问使用的是ARRVAL系列：Z_ARRVAL(zv), Z_ARRVAL_P(pzv), Z_ARRVAL_PP(ppzv). 有一些版本的php源码中HASH_OF()等同于Z_ARRVAL_P,但是这个宏已经渐渐的用的少了.
对于Object： OBJ_HANDLE 返回对象句柄标识OBJ_HT 句柄表OBJCE 类定义OBJPROP 属性哈希表OBJ_HANDLER 在OBJ_HT中操作特定处理方法 对于资源Resource就直接用宏RESVAL

数据创建:

想要创造一个变量并分配空间的malloc(sizeof(zval))在php这里并不可行。应该使用MAKE_STD_ZVAL(pzv), 它对空间的分配进行了优化，并且会自动的初始化refCount(表示这个变量被引用的次数)和is_ref(是否是强制引用)这两个性质。注意它的输入是一个指针.
ALLOC_INIT_ZVAL()也可以进行初始化,不同之处在于把zval*的值设为了NULL.
在设置不同类型的值的时候有很多形式,左边是比较简略的形式,右侧则是展开的形式： ZVAL_NULL(pvz); Z_TYPE_P(pzv) = IS_NULL;
ZVAL_BOOL(pzv, b); Z_TYPE_P(pzv) = IS_BOOL;
Z_BVAL_P(pzv) = b ? 1 : 0;
ZVAL_TRUE(pzv); ZVAL_BOOL(pzv, 1);
ZVAL_FALSE(pzv); ZVAL_BOOL(pzv, 0);
ZVAL_LONG(pzv, l); Z_TYPE_P(pzv) = IS_LONG;
Z_LVAL_P(pzv) = l;
ZVAL_DOUBLE(pzv, d); Z_TYPE_P(pzv) = IS_DOUBLE;
Z_DVAL_P(pzv) = d;
对于字符串的处理要特殊一些,提供了一个单独的参数dup. 这个参数决定了是否创建一个字符串的副本.举个例子 zval * pzva; ZVAL_STRING(pzval,"hello world",1); 由于“hello_world”是一个常量字符串，直接对它进行操作显然不合适，所以把dup设为1的话，会自动的给它创建一个副本，然后再赋给pzval. 这使得整个过程更加简洁。

ZVAL_STRINGL(pzv,str,len,dup); Z_TYPE_P(pzv) = IS_STRING;
Z_STRLEN_P(pzv) = len;
if (dup) {
Z_STRVAL_P(pzv) =
estrndup(str, len + 1);
} else {
Z_STRVAL_P(pzv) = str;
}
ZVAL_STRING(pzv, str, dup); ZVAL _STRINGL(pzv, str,
strlen(str), dup); 注意dup如果设为1的话就是申请新的空间并且拷贝内容，而不是一个shaddow copy。 ZVAL_RESOURCE(pzv, res); Z_TYPE_P(pzv) = IS_RESOURCE;
Z_RESVAL_P(pzv) = res;

数据的存储

数据的存储都在符号表中。 symbol table，每当创建一个新的变量的时候，Zend都保存这个值到这个内部的数组中去。 符号表在RINIT之前创建，在RSHUTDOWN之后销毁。
当用户空间的函数或对象方法被调用的时候，会创建一个新的符号表，生命与函数执行时间相同。 在Zend/zend_gblobals.h中定义了两个元素：

struct _zend_executor_globals {
    ...
    HashTable symbol_table;
    HashTable *active_symbol_table;
    ...
};

通过EG(symbol_table) 的方式可以访问符号表。感觉跟$GLOBALS似的。 注意到EG(symbol_table)这个宏返回的不是指针，必须加上&。 下面的这个对比非常的有趣： In PHP:

<?php $foo = 'bar'; ?>

针对这段php的代码，C中一共做了如下这些事：
In C:

{
    zval *fooval;
    MAKE_STD_ZVAL(fooval); //首先分配空间，设置变量
    ZVAL_STRING(fooval, "bar", 1); //然后赋值，创建一个copy，你不能直接操作常字符串
    ZEND_SET_SYMBOL(EG(active_symbol_table), "foo", fooval); // 在符号表中注册，foo是一个label
}

所谓active_symbol_table指的是程序执行当前的符号表，在进入一个函数之后，会有它自己对应的符号表，就类似于C中针对一个函数自己的栈空间。而当退出了函数之后，它的符号表会被销毁，这时候又回到了下面这个状态： EG(active_symbol_table) == &EG(symbol_table)， 这个时候并没有进入函数。

数据的获取： 在获取数据的时候，比较多的是使用zend_hash_find()函数：

{
    zval **fooval;
    if (zend_hash_find(EG(active_symbol_table),
                       "foo", sizeof("foo"),
                       (void**)&fooval) == SUCCESS) {
        php_printf("Got the value of $foo!");
    } else {
        php_printf("$foo is not defined.");
    }
}

这个函数首先查找符号表，找到名字为“foo”的变量，然后返回到fooval中。下面着重解释两个问题：

为什么要声明一个zval ** fooval 然后还要通过&fooval并且转换为(void **)的形式？为什么要用sizeof("foo") 对第一个问题，要考虑到我们寻找的目标是一个zval*,所以要把它看作一个整体。利用这种写法可以避免编译告警。 第二个问题，使用sizeof(label)主要是为了表示字符串常量label的尾部，这里使用4也是可以的，但是通用性不够。

数据转换： 仅仅是说一下有这个功能，比如convert_to_string(zval *value)可以把zval转换为字符串。

以上就是php内部变量的一些介绍，为了能够区分不同的类型、设置获取变量值以及在符号表中增加和查找变量，这些知识必不可少。