PHP变量和数据类型

2022-05-01 14:43:09

编程语言可以分为三大类

1. 静态类型语言，比如：C/Java等，在静态语言类型中，类型的检查是在编译期(compile-time)确定的。

2. 动态语言类型，比如：PHP，python等各种脚本语言，这类语言中的类型是在运行时确定的。

3. 无类型语言，比如：汇编语言，汇编语言操作的是底层存储，他们对类型毫无感知。

一、变量的结构和类型

1）变量的存储结构

在官方的PHP实现内部，所有变量使用同一种数据结构(zval)来保存。它不仅仅包含变量的值，也包含变量的类型。

在PHP中，存在8种变量类型，可以分为三类：

a. 标量类型： boolean、integer、float(double)、string

b. 复合类型： array、object

c. 特殊类型： resource、NULL

变量存储结构如下：

struct _zval_struct {
    zvalue_value value;     /* 存储变量的值 是个联合体*/
    zend_uint refcount__gc;    /*表示引用计数 默认1*/
    zend_uchar type;    /* 变量具体的类型 */
    zend_uchar is_ref__gc;    /*表示是否为引用 默认0*/
};

type的值可以为： IS_NULL、IS_BOOL、IS_LONG、IS_DOUBLE、IS_STRING、IS_ARRAY、IS_OBJECT和IS_RESOURCE之一。

2）变量的值存储

上面的value是个联合体，正因为是这样，才能做到弱类型，联合体如下：

typedef union _zvalue_value {
    long lval;    /*boolean integer*/
    double dval;    /*float*/
    struct {
        char *val;
        int len;
    } str;    /*String*/
    HashTable *ht;    /* Array */
    zend_object_value obj; /*Object*/
} zvalue_value;

3）哈希表(HashTable)

a. 键(key)：用于操作数据的标示，例如PHP数组中的索引，或者字符串键等等。

b. 槽(slot/bucket)：哈希表中用于保存数据的一个单元，也就是数据真正存放的容器。

c. 哈希函数(hash function)：将key映射(map)到数据应该存放的slot所在位置的函数。

d. 哈希冲突(hash collision)：哈希函数将两个不同的key映射到同一个索引的情况。

4）PHP的哈希实现

PHP的大部分的语言特性都是基于哈希表实现的，例如：变量的作用域、函数表、类的属性、方法等，Zend引擎内部的很多数据都是保存在哈希表中的。

PHP中的哈希表是使用拉链法来解决冲突的，Zend为了保存数据之间的关系使用了双向链表来链接元素。

拉链法如下图所示：

图中，”John Smith”和”Sandra Dee” 通过哈希函数都指向了152 这个索引，该索引又指向了一个链表，在链表中依次存储了这两个字符串。

Zend引擎哈希表结构和关系如下：

a. Bucket结构体维护了两个双向链表，pNext和pLast指针分别指向本槽位所在的链表的关系。

b. 而pListNext和pListLast指针指向的则是整个哈希表所有的数据之间的链接关系。

c. HashTable结构体中的pListHead和pListTail则维护整个哈希表的头元素指针和最后一个元素的指针。

二、常量

PHP内核会在词法解析时将这些常量的内容赋值进行替换，而不是在运行时进行分析。

1）常量的存储结构

常量是在变量的zval结构的基础上添加了一额外的元素。

typedef struct _zend_constant {
    zval value; /* zval结构，PHP内部变量的存储结构，在第一小节有说明 */
    int flags;  /* 常量的标记如 CONST_PERSISTENT | CONST_CS | CONST_CT_SUBST*/
    char *name; /* 常量名称 */
    uint name_len;  
    int module_number;  /* 模块号 */
} zend_constant;

1. CONST_CS：常量大小写敏感

2. CONST_PERSISTENT：常量需要持久化；如果是非持久常量，会在RSHUTDOWN阶段就将该常量释放，否则只会在MSHUTDOWN阶段将内存释放。用户定义的常量都是非持久化的，通常扩展和内核定义的常量会设置为持久化。

3. CONST_CT_SUBST：Allow compile-time substitution（在编译时可被替换）。在PHP内核中这些常量包括：TRUE、FALSE、NULL、ZEND_THREAD_SAFE和ZEND_DEBUG_BUILD五个。

PHP常量的定义过程如下：

define('KFJ', 'Hello World');

2）标准常量

PHP内置定义的常量，他们属于标准常量。如错误报告级别E_ALL, E_WARNING等。

这些常量都是持久化常量。

3）魔术常量

PHP中有七个魔术常量，他们的值其实是变化的，它们的值随着它们在代码中的位置改变而改变。所以称他们为魔术常量。

三、预定义变量

　　对于全部脚本而言，PHP 提供了大量的预定义变量。这些变量将所有的外部变量表示成内建环境变量，并且将错误信息表示成返回头。

　　$_GET，$_POST，$_SERVER，$_FILES等变量，会在PHP脚本运行之前就将它们加入到HashTable数据类型的符号表中。

　　由于都存储在一个地方，所以在某个局部函数中使用类似于$GLOBALS变量这样的预定义变量，如果在此函数中有改变的它们的值的话，这些变量在其它局部函数调用时会发现也会同步变化。

四、静态变量

　　通常意义上静态变量是静态分配的，他们的生命周期和程序的生命周期一样，只有在程序退出时（RSHUTDOWN）才结束期生命周期，这和局部变量相反，局部变量只有在函数执行时才会存在。通常，当一个函数执行完毕，它的局部变量的值就已经不存在，而且变量所占据的内存也被释放。

静态变量可以分为3中：

1）静态全局变量：PHP中的全局变量（预定义变量等）也可以理解为静态全局变量，因为除非明确unset释放，在程序运行过程中始终存在。

2）静态局部变量：也就是在函数内定义的静态变量，Zend为每个函数分配了一个私有的符号表（EG(active_op_array)->static_variables）来保存该函数的静态变量。

3）静态成员变量：这是在类中定义的静态变量，和实例变量相对应，静态成员变量属于类，不属于某个实例，所以可以在所有实例*享。

查看在线代码：

//静态局部变量
function static_function() {
    static $i=0;
    $i++;
    print_r($i);
}
static_function();//1
static_function();//2
static_function();//3

//静态成员变量
//Zend为每个函数分配了一个私有的符号表来保存该函数的静态变量。
class static_class {
    public static $i=0;
    public function get_static() {
        return ++self::$i;
    }
}
$class1 = new static_class();
$class2 = new static_class();
print_r($class1->get_static());//1
print_r($class2->get_static());//2

五、类型提示的实现

PHP5中引入了类型提示这个概念。在定义方法参数时，同时定义参数的对象类型。

下面的示例代码就是类型提示，但是在引用的时候传入1，就会报错。

function prompt(Array $arr) {
    print_r($arr);
}
prompt(1);

类型提示的实现有2种：

1）参数声明时的类型提示，例如“$arr=[1,2];”

2）函数或方法调用时的类型提示（上面的示例代码）

六、变量的生命周期

在ZE进行词法和语法的分析之后，生成具体的opcode，这些opcode最终被execute函数解释执行。

1）变量的声明和赋值

在使用一个变量时，我们不需要声明，也不需要初始化，直接对其赋值就可以使用。

$a = 10;

当赋值的时候，zval结构中的refcount_gc默认为1，当引用这个值的时候，会加1。

$a = 10;
$b = &$a;//$a和$b引用了同一个zval结构,refcount_gc变为2,is_ref_gc为1
$c = $a;//$c新建了一个zvak结构,refcount_gc变为2为1

2）变量的作用域

变量按作用域类型分为：全局变量和局部变量。

与JavaScript不同，得益于闭包的特性，JavaScript可以在函数中调用函数外的变量，而PHP不行。下面的代码是错误的：

$bar = 'outter';
function _global() {
    print_r($bar);//这里会报错
}
_global();
print_r($bar);//输出为outter

a. 全局变量会保存在symbol_table中，也就是顶层作用域中的变量。

b. 函数或者对象的方法在被调用时会创建active_symbol_table来保存局部变量。

c. 函数中的静态变量存放在私有的符号表（EG(active_op_array)->static_variables）中。所以不会在函数结束的时候销毁。

3）global

global语句的作用是定义全局变量，也就是将变量放到symbol_table中。

将上面的代码修改一下，增加一个global声明：

$bar = 'outter';
function _global() {
    global $bar ;//添加global声明
    $bar = 'inner';
    print_r($bar);
}
_global();
print_r($bar);//输出inner

七、数据类型转换

1）隐式类型转换

a. 直接的变量赋值操作

b. 运算式结果对变量的赋值操作

$str = 33;    //integer 另外的float(double)类似
var_dump('prase'.$str);
$str = null;    //null
var_dump('prase'.$str);
$str = true;    //boolean
var_dump('prase'.$str);
$str = array(1,2);    //array
var_dump('prase'.$str);
$str = new static_class();    //object 调用静态变量中的类
var_dump('prase'.$str);