php变量的引用计数器和写时复制

众所周知，PHP是不支持指针的，但是如果希望两个变量同时指向同一内存块怎么办呢？为了解决这个问题，PHP内核里使用了引用计数器。

上篇博文介绍了PHP变量在内核中的存储方式了，zval结构中下面两个成员变量用于引用计数器：

is_ref  BOOL值，标识变量是否是引用集合。
refcount  计算指向引用集合的变量个数。

看下面的php代码

<?php
$a = "this is a";
?>

一个zval结构的实体称为zval容器。在php语言层创建一个变量就会相应地在php内核中创建一个zval容器。因为上面的代码创建了一个变量$a,所以在php内核中会创建一个zval容器；又因为这个变量不是一个引用，所以zval容器的is_ref等于FALSE，并且refcount等于1.

再看下面的代码

<?php
$a = "this is a";
$b=$a;
?>

上面这段代码创建了两个变量a和b,所以php内核会创建两个zval容器来保存他们。变量b被赋予变量a的值，那么现在变量a对应的isref字段为何值呢？由于变量并不是引用变量a,所以变量a的is_ref字段的值为FALSE，这个容易理解。但是如果使用xdebug打印变量a的话，会发现refcount等于2，为什么是2呢。这里首先得知道php的写时复制机制。写时复制是一个解决内存复用的办法。例如上面的代码，如果简单地把a的值赋给$b，就有两个”this is a”字符串的复制，这样不利于内存复用。因为完全可以使用一个”this is a”字符串的复制完成工作。所以简单的赋值复制是非常耗费内存的，写时复制就是为了解决这个问题。

写时复制，就是当变量的值改变时才进行内存的复制。要理解写时复制，先看下面的代码：

<?php
$a="this is a";
xdebug_debug_zval('a');

$b=$a;
xdebug_debug_zval('a');

$a="changed value";
xdebug_debug_zval('a');
?>

上面这段代码使用xdebug调试工具。输出的结果如下：

a:
{refcount=1,is_ref=0} string 'this is a' {length=10}
a:
{refcount=2,is_ref=0} string 'this is a' {length=10}
a:
{refcount=1,is_ref=0} string 'changed value' {length=13}

上面所示，当将变量a的值赋给变量b时，变量a的refcount增加1，所以这时候变量a跟变量b是指向同一内存块的。当变量a的值改变时，发现

refcount

的值变回1，所以这时变量a和变量b指向不同的内存块，这就是读写复制机制。就是两个指向同一内存块的变量，当其中一个变量的值发生变化，才会另外创建一个内存块去保存新的值。

看最后一种情况，如果用户在php脚本中显式地让一个变量引用另一个变量，php内核会如何处理呢？看下面的代码：

<?php
$a=1;
xdebug_debug_zval('a');
$b=&$a;
xdebug_debug_zval('a');
$b+=5;
xdebug_debug_zval('a');
?>

上面的代码输出结果为：

a:
{refcount=1,is_ref=0} int 1
a:
{refcount=2,is_ref=1} int 1
a:
{refcount=2,is_ref=1} int 6

可以看到，当显式地让一个变量引用另一个变量时，变量的is_ref字段会设置为1，表示此变量被引用，另外引用计数器（refcount）也相应的加1,。而在php内核中通过下面代码判断是否复制变量：

if((*valval)->is_ref ||(*valval)->refcount<2 ) {
return $valval;
}

从上面的代码中可以知道，当变量被引用或者计数器小于2时会直接返回变量的指针（直接返回变量的实体，而不复制变量的值）。当修改一个被引用变量的值时，所有引用它的变量其值也会被修改，因为它们指向同一个zval容器。