摘要：執行原理是一門應用非常簡單，開發效率極高的一門語言，其弱類型的變量能省去程序員大量的定義變量類型轉換等的時間和精力。程序最終被翻譯為一組處理函數的順序執行。只有減為時才會真正執行銷毀操作。

PHP執行原理

php是一門應用非常簡單，開發效率極高的一門語言，其弱類型的變量能省去程序員大量的定義變量、類型轉換等的時間和精力。它是一種適用于web開發的動態語言。

多進程模型：這樣能做到進程間互相不受影響，對于進程的資源利用更快速、便捷

弱類型語言：和強類型語言C、C++、java等語言不同，php中變量的類型并不是一開始就確定的，他是在運行時才確定的，可以隱式或顯式的對其進行類型轉換，這就使其在開發中非常的靈活，程序員無需關注變量類型的問題

Zend引擎+ 組件（ext）的模式降低內部的耦合

中間層（sapi）隔絕web server 和php

語法簡單靈活，規范少。這一點就有利有弊了。。。

php從上到下一共四層體系：

Zend引擎：Zend整體用C實現，是php的內核部分，它將php的代碼翻譯成可執行的opcode的，處理并實現相應的處理方法（原理：鳥哥的博客）、實現了基本的數據結構、內存分配及管理、提供了相應api方法供外部使用，是一切的核心。

Extensions：圍繞著Zend引擎，extensions通過組件的方式提供各種基礎服務，常用的內置函數array、標準庫等都是通過extension來實現的，用戶也可以根據需要實現自己的extension以達到功能擴展等目的如貼吧正在使用的 PHP中間層、富文本解析就是extension的典型應用）。

Sapi：Sapi全稱Server Application Programing Interface， 也就是服務端應用編程接口，Sapi通過一些列鉤子函數，使php可以和外圍交互數據，這是PHP非常優雅和成功的一個設計，通過 sapi成功的將PHP本身和上層應用解耦隔離，PHP可以不再考慮如何針對不同應用進行兼容，而應用本身也可以針對自己的特點實現不同的處理方式。

上層應用：這就是程序員編寫的應用程序，通過不同的sapi方式得到各種各樣的應用模式，如通過webserver實現web應用，在命令行下以腳本的方式運行等等

如前所屬，Sapi通過一些列的接口，使外部應用可以和php交換數據并可以根據不同的應用特點實現特定的處理方法，常見的sapi有：

apache2handler：以apache作為webserver，采用MOD_PHP模式運行時候的處理方式，也是現在應用最廣泛的一種

cgi：這是webserver和php的另外一種交互方式，也就是fastcgi協議

cli：命令調試應用模式

從圖中可以看出，php通過Zend引擎實現了一個典型的動態語言的執行過程：獲取一段代碼片段，經過詞法解析、語法解析等階段，源程序被翻譯成一個個指令（opcodes），然后Zend虛擬機順序執行這些指令。PHP本身是用C語言實現的，因此最終調用的也是C語言的函數。

PHP的執行的核心是翻譯出來的一條一條指令，也即opcode

Opcode是PHP程序執行的最基本單位。一個opcode由兩個參數(op1,op2)、返回值和處理函數組成。PHP程序最終被翻譯為一組opcode處理函數的順序執行。

常用的幾個函數：

END_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 變量分配 （ a=b)

ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函數調用

ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_HANDLER：字符串拼接 a.b

ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法運算a+2

ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等 a==1

ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等 a===1

Zend引擎作為php的內核，主要的設計機制有：

5.1 實現HashTable數據結構

HashTable是Zend的核心數據結構，在php里面幾乎用來實現所有功能，php的數據array()就是典型的應用。此外在Zend內部，如函數符號表、全景變量都是通過HashTable來實現的。

Zend hash table 實現了典型的hash表散列結構，同時通過附加一個雙向鏈表，提供了正向、反向、遍歷數組的功能，結構如圖：

可以看到，在hash table中既有key->value形式的散列結構，也有雙向鏈表模式，使得它能夠非常方便的支持快速查找和線性遍歷。?
散列結構：Zend的散列結構是典型的hash表模型，通過鏈表的方式來解決沖突。需要注意的是zend的hash table是一個自增長的數據結構，當hash表數目滿了之后，其本身會動態以2倍的方式擴容并重新元素位置。初始大小均為8。另外，在進行 key->value快速查找時候，zend本身還做了一些優化，通過空間換時間的方式加快速度。比如在每個元素中都會用一個變量 nKeyLength標識key的長度以作快速判定。?
雙向鏈表：Zend hash table通過一個鏈表結構，實現了元素的線性遍歷。理論上，做遍歷使用單向鏈表就夠了，之所以使用雙向鏈表，主要目的是為了快速刪除，避免遍歷。 Zend hash table是一種復合型的結構，作為數組使用時，即支持常見的關聯數組也能夠作為順序索引數字來使用，甚至允許2者的混合。?
PHP關聯數組：關聯數組是典型的hash_table應用。一次查詢過程經過如下幾步（從代碼可以看出，這是一個常見的hash查詢過程并增加一些快速判定加速查找）：

01  getKeyHashValue h;
02  index = n & nTableMask;
03  Bucket *p = arBucket[index];
04  while (p) {
05      if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) {
06          RETURN p->data;   
07      }
08      p=p->next;
09  }
10  RETURN FALTURE;

PHP索引數組：索引數組就是我們常見的數組，通過下標訪問。例如 arr[0]，Zend HashTable內部進行了歸一化處理，對于index類型key同樣分配了hash值和nKeyLength(為0)。內部成員變量 nNextFreeElement就是當前分配到的最大id，每次push后自動加一。正是這種歸一化處理，PHP才能夠實現關聯和非關聯的混合。由于 push操作的特殊性，索引key在PHP數組中先后順序并不是通過下標大小來決定，而是由push的先后決定。例如 arr[1] = 2; arr[2] = 3;對于double類型的key，Zend HashTable會將他當做索引key處理

5.2 PHP變量的實現原理

PHP是一門弱類型語言，不嚴格區分變量的類型。PHP的變量可以分為簡單類型（int、sting、bool）、集合類型(array, resource, object) 和常量(const)，所有的變量在底層都所以同一種結構zval

zval是zend中非常重要的數據結構，用來標示并實現php的變量，其數據結構如下：

struct _zval_struct {
    zvalue_value value;     /* value */
    zend_uint refcount__gc;  /* variable ref count */
    zend_uchar type;          /* active type */
    zend_uchar is_ref__gc;    /* if it is a ref variable */
};
typedef struct _zval_struct zval;    

其中，

zval_value value是變量的實際值，具體來說是一個zvalue_value聯合體：

typedef union _zvalue_value {
    long lval;                  /* long value */
    double dval;                /* double value */
    struct {                    /* string */
        char *val;
        int len;
    } str;
    HashTable *ht;              /* hash table value,used for array */
    zend_object_value obj;      /* object */
} zvalue_value;

zend_uint refcount__gc是一個計數器，用來保存多少變量（或者符號，symbols ）指向了該zval。在變量生成時，其refcount=1，典型的賦值操作如$a = $b會令zval的refcount加1，而unset操作會相應的減1。在PHP5.3之前，使用引用計數的機制來實現GC，如果一個zval的refcount較少到0，那么Zend引擎會認為沒有任何變量指向該zval，因此會釋放該zval所占的內存空間。但，事情有時并不會那么簡單。后面我們會看到，單純的引用計數機制無法GC掉循環引用的zval，即使指向該zval的變量已經被unset，從而導致了內存泄露（Memory Leak）。

zend_uchar type該字段用于表明變量的實際類型。PHP中的變量包括四種標量類型（bool,int,float,string），兩種復合類型（array, object）和兩種特殊的類型（resource 和NULL）。在zend內部，這些類型對應于下面的宏（代碼位置 phpsrc/Zend/zend.h）

#define IS_NULL     0
#define IS_LONG     1
#define IS_DOUBLE   2
#define IS_BOOL     3
#define IS_ARRAY    4
#define IS_OBJECT   5
#define IS_STRING   6
#define IS_RESOURCE 7
#define IS_CONSTANT 8
#define IS_CONSTANT_ARRAY   9
#define IS_CALLABLE 10

is_ref__gc這個字段用于標記變量是否是引用變量。對于普通的變量，該值為0，而對于引用型的變量，該值為1。這個變量會影響zval的共享、分離等

5.2.1 整數、浮點數變量

整數、浮點數是PHP中的基礎類型之一，也是一個簡單型變量。對于整數和浮點數，在zvalue中直接存儲對應的值。其類型分別是long和double。?
從zvalue結構中可以看出，對于整數類型，和c等強類型語言不同，PHP是不區分int、unsigned int、long、long long等類型的，對它來說，整數只有一種類型也就是long。由此，可以看出，在PHP里面，整數的取值范圍是由編譯器位數來決定而不是固定不變的。在php中如果整數越界了會發生什么？php會自動給整數轉換成浮點數類型

對于浮點數，類似整數，它也不區分float和double而是統一只有double一種類型

5.2.2 字符變量

和整數一樣，字符變量也是PHP中的基礎類型和簡單型變量。通過zvalue結構可以看出，在PHP中，字符串是由由指向實際數據的指針和長度結 構體組成，這點和c++中的string比較類似。由于通過一個實際變量表示長度，和c不同，它的字符串可以是2進制數據（包含0），同時在PHP中， 求字符串長度strlen是O(1)操作

常見的字符串拼接方式及速度比較：

假設有如下4個變量：strA=‘123’; strB = ‘456’; intA=123; intB=456;?
現在對如下的幾種字符串拼接方式做一個比較和說明：?
1 res = strA.strB和res = “strAstrB”?
這種情況下，zend會重新malloc一塊內存并進行相應處理，其速度一般。?
2 strA = strA.strB?
這種是速度最快的，zend會在當前strA基礎上直接relloc，避免重復拷貝?
3 res = intA.intB?
這種速度較慢，因為需要做隱式的格式轉換，實際編寫程序中也應該注意盡量避免?
4 strA = sprintf (“%s%s”,strA，strB);?
這會是最慢的一種方式，因為sprintf在PHP中并不是一個語言結構，本身對于格式識別和處理就需要耗費比較多時間，另外本身機制也是malloc。不過sprintf的方式最具可讀性，實際中可以根據具體情況靈活選擇。

5.2.3 數組變量

PHP的數組是通過Zend Hash Table來天然實現。

foreach操作如何實現？對一個數組的foreach就是通過遍歷hashtable中的雙向鏈表完成。對于索引數組，通過foreach遍 歷效率比for高很多，省去了key->value的查找。count操作直接調用 HashTable->NumOfElements，O(1)操作。對于’123’這樣的字符串，zend會轉換為其整數形 式。arr[‘123’]和arr[123]

5.3 PHP變量管理-引用計數和寫時拷貝

引用計數在內存回收、字符串操作等地方使用非常廣泛。Zval的引用計數通過成員變量is_ref和ref_count實現，通過引用計數，多個變量可以共享同一份數據。避免頻繁拷貝帶來的大量消耗。在進行賦值操作時，zend將變量指向相同的zval同時ref_count++，在unset操作時，對應的ref_count-1。只有ref_count減為0時才會真正執行銷毀操作。如果是引用賦值，則zend會修改is_ref為1。

PHP變量通過引用計數實現變量共享數據，那如果改變其中一個變量值呢？當試圖寫入一個變量時，Zend若發現該變量指向的zval被多個變量共享，則為其復制一份ref_count為1的zval，并遞減原zval的refcount，這個過程稱為“zval分離”?？梢?，只有在有寫操作發生時 zend才進行拷貝操作，因此也叫copy-on-write(寫時拷貝)

對于引用型變量，其要求和非引用型相反，引用賦值的變量間必須是捆綁的，修改一個變量就修改了所有捆綁變量。

5.4 PHP局部變量和全局變量的實現：

PHP中的局部變量和全局變量是如何實現的？對于一個請求，任意時刻PHP都可以看到兩個符號表(symbol_table和 active_symbol_table)，其中前者用來維護全局變量。后者是一個指針，指向當前活動的變量符號表，當程序進入到某個函數中時，zend 就會為它分配一個符號表x同時將active_symbol_table指向a。通過這樣的方式實現全局、局部變量的區分。

獲取變量值：PHP的符號表是通過hash_table實現的，對于每個變量都分配唯一標識，獲取的時候根據標識從表中找到相應zval返回。

函數中使用全局變量：在函數中，我們可以通過顯式申明global來使用全局變量。在active_symbol_table中創建symbol_table中同名變量的引用（引用變量的值要更新大家會一起更新），如果symbol_table中沒有同名變量則會先創建。

參考：

http://blog.csdn.net/lili0710432/article/details/47816365

http://www.laruence.com/2008/06/18/221.html

[http://blog.csdn.net/ohmygirl...