PHP 引用是個坑，請慎用

dockerclub 發布于2019-06-28 18:38 / 3135人閱讀

摘要：發布時最大的變動是對象處理方式。這很容易被誤解為引用，但是存儲器的引用與引用是完全不同的概念。使用引用是一件不好的事情，除了引用本身不好，并且還會使性能下降這個事實外，使用引用這種方式會使得代碼難以維護。

去年我參加了很多次會議，其中八次會議里我進行了相關發言，這其中我多次談到了 PHP 的引用問題，因為很多人對它的理解有所偏差。在深入討論這個問題之前，我們先回顧一下引用的基本概念，明確什么是“引用傳遞”。

在 PHP 中引用意味著用不同的名字訪問同一個變量內容，不論你用哪個名字對變量做出了運算，其他名字訪問的內容也將改變。

讓我們通過代碼來加深對此的理解。首先我們寫幾個簡單的語句，把一個變量賦值給另一個變量，并且改變另一個變量:

這個腳本顯示?$a?值仍然為?23? ，而?$b?則等于?42 。出現這個情況的原因是我們得到的是一個拷貝（具體發生了什么稍后講解。。。）現在我們使用引用來做同樣的事情:

現在?$a?的值也改變成了?42 。事實上，$a?和?$b?之間沒有任何區別，它們都使用了同一個變量容器（又名： zval ）。將這兩者分開的唯一方法是使用?unset() 函數銷毀其中任何一個變量。

在 PHP 中，引用不僅能用在普通語句中，還能用于函數參數和返回值：

你認為上面的結果是什么呢？—— 沒錯，就像下面這樣：

$a before calling foo(): 23
$a after the call to foo(): 42
$a after touching the returned variable: 42

這里我們初始化了一個變量，并把它作為一個引用參數傳給了一個函數。函數改變了它，它有了新值。該函數返回同一個變量，我們更改了返回的變量和它的原始值。。。等等！它沒變，不是嗎??？ —— 沒錯，可引用就是這樣。具體發生了如下事情：該函數返回了一個引用，引用了 $a 的變量容器 zval，并且通過?=?賦值操作符為它創建了一個副本。

為了修復這個問題，我們需要添加一個額外的 & 操作符：

$b = &foo($a);

結果和我們所期望的一樣：

$a before calling foo(): 23
$a after the call to foo(): 42
$a after touching the returned value: 23

總結一下： PHP 的引用就是同一個變量的別名，想要正確的使用它們可能很難。想要詳細了解引用計數，這里有份基礎資料，請參閱?手冊中的引用計數基本知識。

PHP 5 發布時最大的變動是『對象處理方式』。一般我們理解為：

在 PHP 4 中，對象被當成變量來對待，所以當對象作為函數傳參時，他們是被復制的。但在 PHP 5 中，他們永遠是『引用傳參』。

以上的理解并不完全正確。其主要目的是遵循『面對對象模式』：對象傳參給函數或者方法后，這個函數發送一個指令給對象（例如調用了一個方法）以此來改變對象的狀態（例如對象的屬性）。因此傳參進去的對象必須為同一個。 PHP 4 的面對對象用戶使用『引用傳參』來解決這個問題，不過很難做到完美。PHP 5 引進了獨立于變量容器的『對象存儲器』。當一個對象賦值給變量時，變量不再存儲整個對象（屬性表和其他的『類』信息），而是存儲這個對象所在 存儲器的引用 —— 當我們復制一個對象變量時，我們復制的是這個『存儲器的引用』。這很容易被誤解為『引用』，但是『存儲器的引用』與『引用』是完全不同的概念。下面的示例代碼有助于我們更好地區分：

foo = 42; 
var_dump($a->foo); // int(42)
var_dump($b->foo); // int(42)
var_dump($c->foo); // int(42)

// 現在直接改變變量的類型
$a = 42;
var_dump($a); // int(42)
var_dump($b); // object(stdClass)#1719 (1) {
              //            ["foo"]=>
              //            int(42)
              // }
var_dump($c); // int(42)
?>

以上代碼中，修改對象的屬性會影響到復制的變量 $b 和引用的變量 $c。但是在最后區塊的代碼中，當我們修改 $a 的類型時，引用的 $c 發生了變化，而復制得到的變量 $b 不會發生改變，這是個大多數有面對對象經驗的工程師所期待的。
So, 面對對象是唯一使用『引用』的理由，但是現在 PHP 4 已死，你也可以放棄此類用法了。

另一個人們使用『引用』的理由是 —— 這將讓代碼更快。但是這是錯誤的，引用并不會使代碼執行速度變快，更糟糕的是，很多時候『引用』會讓你的代碼執行效率更低。

我必須再鄭重強調一次：是的，很多時候『引用』會讓你的代碼執行效率更低。

別的語言的工程師，他們閱讀別的語言編碼規范，會看到建議在處理大的數據結構或者字串時，使用指針來減小對內存的消耗以提高運行效率。這些工程師誤將此概念理解到『引用』上，然而『指針』與『引用』是完全不同的技術模型。PHP 解析器與其他語言不同，在 PHP 中，我們使用『寫時復制（copy-on-write）』模型。

在『寫時復制』模型里，賦值和函數傳參不會觸發復制動作，你可以理解為多個不同的變量指向同一個『變量容器』，只有當『寫』動作發生時，才會觸發復制動作。這意味著，即使變量看起來像是『復制』的，本質上卻不是。所以當傳參一個巨大的變量給某個函數時，并不會對性能造成多大影響。不過此時如果你使用引用傳參的話，引用傳參會關閉『寫時復制』機制，這會導致接下來那些沒有使用引用的變量傳參會被立刻復制一份。這也不是世界末日，你也可以在所有地方都引用就行了嘛。事實并非如此：PHP 的內部機制依賴于『寫時復制』模型，存在很多你無法修改的內部函數傳參。
我曾在某處看到過類似下面這樣的代碼：

顯然，上面這段代碼的第一個問題是：在循環中調用 strlen() 而不是使用已經計算好的長度。也就是說調用一次 strlen($data) 就可以了的，但是他卻調用了很多次。不同于 C 這類語言，一般來說，PHP 的字符串都自帶了長度，因此也不用進行長度的計算。所以就?strlen()?而言，這還不算太糟糕。但現在另一個問題是，案例中的這個開發者為了節省時間，傳遞了一個引用作為參數以顯示自己的聰明。然而，strlen()?期望得到的是一個副本?！簩憰r復制』不能用于引用，因此?$data?將會在?strlen() 調用時被復制，strlen()?將會做一個絕對簡單的操作 —— 事實上 strlen()?本來就是 PHP 里最簡單的函數之一 —— 緊接著該副本就會被直接銷毀。

如果沒有使用引用，也就沒必要進行復制操作，代碼執行也會更快。而且就算 strlen() 支持引用，你也不會因此獲得更多好處。

總的來說：

除了 PHP4 的遺留問題，不要在面向對象（OO）中使用引用。

不要使用引用來提升性能。

使用引用來完成事情的第三個問題是：通過參數的引用來返回數據所導致的糟糕的 API 設計。這個問題還是因為那個開發者沒有意識到『PHP 就是 PHP 而不是其他語言』所導致的。

在 PHP 中，同一個函數可以返回不同數據類型?！?因此，你可以在函數執行成功時返回一個字符串，而在失敗時返回一個布爾值 false，PHP 也允許返回復雜的結構類型，比如數組和對象。所以在需要返回很多東西的時候，可以將他們打包在一起。另外，異常也是函數返回的一種方式。

使用引用是一件不好的事情，除了引用本身不好，并且還會使性能下降這個事實外，使用引用這種方式會使得代碼難以維護。像下面這段代碼的函數調用：

do_something($var);

你希望 $var 發生改變嗎？—— 當然不會。然而，如果?do_something()?傳遞的參數是引用，它就可能會改變。

這類 API 的另一個問題是：函數不能鏈式調用，因而你總會遇到必須使用臨時變量的場景。鏈式調用可能會使可讀性降低，但是在許多場景下，鏈式調用使得代碼更加簡潔。

關于引用的糟糕的設計決定，我個人最喜歡的一個例子是 PHP 自帶的 sort() 函數。sort()?使用一個數組作為引用參數，然后通過引用返回一個排好序的數組。像常規那樣通過值返回一個排好序的數組可能還更好些。當然，這么做是由于歷史的原因：sort()?比『寫時復制』更早出現?！簩憰r復制』產生于 PHP4，而 sort() 則更早，它早在 PHP 還是作為一種在 Web 上做起事來很方便的東西，而不是真正的成為自己的語言的時候就存在了。

總之：在 PHP 中，引用是不好的。不要使用引用。它們只會惹事生非，另外，不要對使用引用來提升引擎抱有希望。

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