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PHP内核研究:HASH表和变量


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PHP内核研究:HASH表和变量


PHP HASH表
 
在PHP中,所有的数据 无论变量,常量,类,属性 都用Hash表来实现.
 
先要说说 HASH表
 
 
 
typedef struct bucket { 
        ulong h;                                                /* Used for numeric indexing */ 
        uint nKeyLength; //key长度 
        void *pData; //指向 Bucke保存的数据 指针 
        void *pDataPtr; //指针数据 
        struct bucket *pListNext; //下一个元素指针 
        struct bucket *pListLast;//上一个元素指针 
        struct bucket *pNext; 
        struct bucket *pLast; 
        char arKey[1]; /* Must be last element */ 
} Bucket; 
typedef struct _hashtable { 
        uint nTableSize;//HashTable的大小 
        uint nTableMask;//等于nTableSize-1 
        uint nNumOfElements;//对象个数 
        ulong nNextFreeElement;//指向下一个空元素位置 nTableSize+1 
        Bucket *pInternalPointer;       /* Used for element traversal *///保存当前遍历的指针 
        Bucket *pListHead;//头元素指针 
        Bucket *pListTail;//尾元素指针 
        Bucket **arBuckets;//存储hash数组数据 
        dtor_func_t pDestructor;//类似于析构函数 
        zend_bool persistent;//用哪种方法分配内存空间 PHP统一管理内存还是用普通的malloc 
        unsigned char nApplyCount;//当前hash bucket被访问的次数,是否遍历过数据,防止无限递归循环 
        zend_bool bApplyProtection; 
#if ZEND_DEBUG 
        int inconsistent; 
#endif 
} HashTable; 
我们结合 HASH表初始化函数来说
 
ZEND_API int _zend_hash_init(HashTable *ht, uint nSize, hash_func_t pHashFunction, dtor_func_t pDestructor, zend_bool persistent ZEND_FILE_LINE_DC) 
{ 
 uint i = 3; 
 Bucket **tmp; 
  
SET_INCONSISTENT(HT_OK); 
  
 if (nSize >= 0x80000000) { //HASH表大小大于0x8则初始化为0x8 
       /* prevent overflow */ 
       ht->nTableSize = 0x80000000; 
 } else { 
       while ((1U << i) < nSize) { //调整为 2的n次方          i++;        }        ht->nTableSize = 1 << i;//HASH bucket大小   为 2的i次方  i=3 ,nTableSize最小值为8 
 } 
//为了提高计算效率，系统自动会将nTableSize调整到最小一个不小于nTableSize的2的整数次方。也就是说，如果在初始化HashTable时指定一个nTableSize不是2的整数次方，系统将会自动调整nTableSize的值 <!--EndFragment--> 
  
 ht->nTableMask = ht->nTableSize - 1; 
 ht->pDestructor = pDestructor;//一个函数指针,当HashTable发生增,删,改时调用 
 ht->arBuckets = NULL; 
 ht->pListHead = NULL; 
 ht->pListTail = NULL; 
 ht->nNumOfElements = 0; 
 ht->nNextFreeElement = 0; 
 ht->pInternalPointer = NULL; 
 ht->persistent = persistent;//如果persisient为TRUE，则使用操作系统本身的内存分配函数为Bucket分配内存，否则使用PHP的内存分配函数 
 ht->nApplyCount = 0; 
 ht->bApplyProtection = 1; 
  
 /* Uses ecalloc() so that Bucket* == NULL */ 
 if (persistent) {  //操作系统本身内存分配方式分配内存,calloc分配内存后自动初始化为0 
 tmp = (Bucket **) calloc(ht->nTableSize, sizeof(Bucket *)); 
 if (!tmp) { 
 return FAILURE; 
 } 
 ht->arBuckets = tmp; 
 } else {//用PHP的内存管理机制分配内存 
 tmp = (Bucket **) ecalloc_rel(ht->nTableSize, sizeof(Bucket *)); 
 if (tmp) { 
 ht->arBuckets = tmp; 
 } 
 } 
//自动申请一块内存给arBuckets,该内存大小等于 nTableSize 
return SUCCESS; 
} 
 
    在读源码的时候 ,经常会看到 EG,PG,CG这样的宏
CG是 compile_global的简写
 
EG是excutor_global的简写
 
G就是全局变量的意思
 
我们就以EG宏为例
 
 
 
#ifdef ZTS 
# define EG(v) TSRMG(executor_globals_id, zend_executor_globals *, v) 
#else 
# define EG(v) (executor_globals.v) 
extern ZEND_API zend_executor_globals executor_globals; 
#endif 
 
 
很简单 只是一个获取全局变量的宏
 
那么我们看看 zend_executor_globals这个结构体
 
在/Zend/zend.h里面定义
 
typedef struct _zend_executor_globals zend_executor_globals;
 
是一个 _zend_executor_globals的别名
 
同一个文件里找到它
 
PHP的所有 局部变量,全局变量,函数,类的 Hash表 都在这里定义了
 
 
 
struct _zend_executor_globals { 
zval **return_value_ptr_ptr; 
  
zval uninitialized_zval; 
zval *uninitialized_zval_ptr; 
  
zval error_zval; 
zval *error_zval_ptr; 
  
zend_ptr_stack arg_types_stack; 
  
/* symbol table cache */ 
HashTable *symtable_cache[SYMTABLE_CACHE_SIZE]; 
HashTable **symtable_cache_limit; 
HashTable **symtable_cache_ptr; 
  
zend_op **opline_ptr; 
  
HashTable *active_symbol_table;  //局部变量 
HashTable symbol_table; /* main symbol table */ //全局变量 
  
HashTable included_files; /* files already included */ //include的文件 
  
JMP_BUF *bailout; 
  
int error_reporting; 
int orig_error_reporting; 
int exit_status; 
  
zend_op_array *active_op_array; 
  
HashTable *function_table; /* function symbol table */ //函数表 
HashTable *class_table; /* class table */ //类表 
HashTable *zend_constants; /* constants table */ //常量表 
  
zend_class_entry *scope; 
zend_class_entry *called_scope; /* Scope of the calling class */ 
  
zval *This; 
  
long precision; 
  
int ticks_count; 
  
zend_bool in_execution; 
HashTable *in_autoload; 
zend_function *autoload_func; 
zend_bool full_tables_cleanup; 
  
/* for extended information support */ 
zend_bool no_extensions; 
  
#ifdef ZEND_WIN32 
zend_bool timed_out; 
OSVERSIONINFOEX windows_version_info; 
#endif 
  
HashTable regular_list; 
HashTable persistent_list; 
  
zend_vm_stack argument_stack; 
  
int user_error_handler_error_reporting; 
zval *user_error_handler; 
zval *user_exception_handler; 
zend_stack user_error_handlers_error_reporting; 
zend_ptr_stack user_error_handlers; 
zend_ptr_stack user_exception_handlers; 
  
zend_error_handling_t error_handling; 
zend_class_entry *exception_class; 
  
/* timeout support */ 
int timeout_seconds; 
  
int lambda_count; 
  
HashTable *ini_directives; 
HashTable *modified_ini_directives; 
  
zend_objects_store objects_store; 
zval *exception, *prev_exception; 
zend_op *opline_before_exception; 
zend_op exception_op[3]; 
  
struct _zend_execute_data *current_execute_data; 
  
struct _zend_module_entry *current_module; 
  
zend_property_info std_property_info; 
  
zend_bool active; 
  
void *saved_fpu_cw; 
  
void *reserved[ZEND_MAX_RESERVED_RESOURCES]; 
}; 
 
 
 
这里先简单看看,以后用到的时候再细说,
 
PHP里最基本的单元 变量:
在PHP里 定义一个变量 再简单不过了
如
<?php 
$a=1; 
?> 
 
但是在内核中 它是用一个 zval结构体实现的
如上面定义变量 在内核中则执行了下面这些代码
 
 
 
zval *val; 
MAKE_STD_ZVAL(val);  //申请一块内存 
ZVAL_STRING(val,"hello",1);//用ZVAL_STRING设置它的值为 "hello" 
ZEND_SET_SYMBOL(EG(active_symbol_table),"a",val));//将  val指针加入到符号表里面去 
宏 MAKE_STD_ZVAL 定义如下
 
 
 
#define MAKE_STD_ZVAL(zv)                                \ 
ALLOC_ZVAL(zv); \  //它归根到底等于 (p) = (type *) emalloc(sizeof(type)) 
INIT_PZVAL(zv); 
INIT_PZVAL定义在
 
 
 
#define INIT_PZVAL(z)           \ 看得出它是初始化参数 
(z)->refcount__gc = 1;  \ 
(z)->is_ref__gc = 0; 
那么 zval到底是什么呢
在zend/zend.h里面
typedef struct _zval_struct zval; //原来它是 _zval_struct 的别名
_zval_struct 定义如下
 
 
 
typedef union _zvalue_value { 
        long lval;  //保存long类型的数据 
        double dval; //保存 double类型的数据 
        struct { 
                char *val; //真正的值在这里 
                int len;   //这里返回长度 
        } str; 
        HashTable *ht; 
        zend_object_value obj; //这是一个对象 
} zvalue_value; 
  
struct _zval_struct { 
zvalue_value value;             //保存的值 
zend_uint refcount__gc;//被引用的次数 如果为1 则只被自己使用如果大于1 则被其他变量以&的形式引用. 
zend_uchar type;       //数据类型 这也是 为什么 PHP是弱类型的原因 
zend_uchar is_ref__gc;  //表示是否为引用 
}; 
如果还是不够清楚..那么我们实战一下..用C来创建一个PHP变量
这里需要一个扩展,PHP如果用C扩展模块 这里就不说了
关键代码
 
 
 
PHP_FUNCTION(test_siren){ 
        zval *value; 
        char *s="create a php variable"; 
        value=(zval*)malloc(sizeof(zval)); 
        memset(value,0,sizeof(value)); 
        value->is_ref__gc=0; //非引用变量 
        value->refcount__gc=1;//引用次数 只有自己 
        value->type=IS_STRING;//类型为字符串 
        value->value.str.val=s;//值 
        value->value.str.len=strlen(s);//长度 
        ZEND_SET_SYMBOL(EG(active_symbol_table),"a",value); 
} 
第三行和第四行的作用 与MAKE_STD_ZVAL的作用相同,给value分配内存空间
第5-9行 的作用与ZVAL_STRING的作用相同,
最后一行 是将value创建一个 在PHP里叫$a的变量..并添加到局部Hash表里..
这样 在PHP里
 
 
 
<?php 
test_siren(1); 
echo $a; 
?> 
就会输出 “create a php variable”
OK,
大功告成
注意,我是为了让大家看到PHP内部创建变量的流程 才采用C的形式创建变量,
绝对不推荐大家这样做.
还是一定要用PHP内部的内存管理机制分配并处理内存。
 
 

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