PHP变量和数据类型

简介:

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中共享。

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);

a. 隐式转换null的时候,最后输出的是空

b. boolean转换成了0或1

c. 虽然array最后输出了,但最后还是报错。

d. 而类是直接报错,没有输出。

 

2)显示类型转换

PHP中允许的强制类型有:

a. (int), (integer) 转换为整型

b. (bool), (boolean) 转换为布尔类型

c. (float), (double) 转换为浮点类型

d. (string) 转换为字符串

e. (array) 转换为数组

f. (object) 转换为对象

g. (unset) 转换为NULL,这个还是第一次见到

 

 

参考文档:

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-01-00-variables-structure   变量的结构和类型

http://www.cnblogs.com/yangecnu/archive/2014/10/31/Introduce-Hashtable.html    浅谈算法和数据结构: 十一 哈希表

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-02-const-var   常量

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-03-pre-defined-variable    预定义变量

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-04-static-var   静态变量

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-05-impl-of-type-hint    类型提示的实现

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-06-00-var-lifecycle   变量的生命周期

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-06-01-var-define-and-init   变量的赋值和销毁

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-06-02-var-scope    变量的作用域

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-06-03-var-global   global语句

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-07-type-cast   数据类型转换




    本文转自 咖啡机(K.F.J)   博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/strick/p/5035548.html,如需转载请自行联系原作者

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