PHP 循环中「引用」引发的奇怪问题

问题

在我写一个简单的 PHP 脚本时，发生了一些非常奇怪的现象。下面是我的代码，为了清楚的表达我的意思，我特意去掉了一些不必要的代码：

<?php
$arr = array("foo",
"bar",
"baz");
foreach($arr as&$item){/* do nothing by reference */}
print_r($arr);
foreach($arr as $item){/* do nothing by value */}
print_r($arr);// $arr has changed....why?

输出如下：

Array
(
[0]=> foo
[1]=> bar
[2]=> baz
)
Array
(
[0]=> foo
[1]=> bar
[2]=> bar // 错误发生？？
)

这是 PHP 的一个 bug 吗？PHP 中为什么会发生如此古怪的行为呢？

解析

在第一个 foreach 循环结束后，$item 仍然引用（reference）着数组的最后一个元素，也就是 $arr[2]。因此，当开始第二个循环的时候，$item 变量每次循环都会被赋一个新值。在 php 中，如果一个内存空间是被引用的，那么当改变它的时候是直接改变这块内存空间的值。当改变 $item 的时候，其实也改变了 $arr[2] 的值。

因此，在第二个循环中：

第一次循环，$item 和 $arr[2]的值变成 $arr[0]，也就是'foo'。
第二次循环，$item 和 $arr[2]的值变成 $arr[1]，也就是'bar'。
第三次循环，$item 和 $arr[2]的值变成 $arr[2]，也就是'bar'（$arr[2]的值不是'baz'，因为在第二次循环中变成了'bar'）。

'baz' 的值实际是在第二个循环中丢失了。

译注：我不喜欢把 reference 翻译成「引用」，当然了，更不能翻译成「参考」了。每次我像别人解释 reference 时，都会告诉他： reference 就是 alias。比如你叫吴毅昌（呵呵，无异常），二狗子是你的别名。本着好兄弟好基友的情谊：“来，二狗子，这 100 块钱给你吧。” 你——吴毅昌——回家一模口袋，多了 100 块钱。

调试输出

我们可以修改代码来调试并跟踪循环的执行细节。我们可以输出 $item 的值，并且递归的输出数组 $arr。

当第一个循环运行时，我们可以看到这样的输出：

foo
Array([0]=> foo [1]=> bar [2]=> baz )
bar
Array([0]=> foo [1]=> bar [2]=> baz )
baz
Array([0]=> foo [1]=> bar [2]=> baz )

在循环结束后，$item 和 $arr[2] 指向同一个内存区域。

当第二个循环运行时，我们看到这样的输出：

foo
Array([0]=> foo [1]=> bar [2]=> foo )
bar
Array([0]=> foo [1]=> bar [2]=> bar )
bar
Array([0]=> foo [1]=> bar [2]=> bar )

在这次循环中，需要注意随着每次 $item 被赋予一个新值, $arr[2] 也会被赋值为和 $item 相同的值，因为它们都仍然指向相同的内存空间（译注：原文写的是 $arr[3]，疑为原作者笔误。@justjavac）。当循环到达数组的第三个值时，它包含的值是 bar，因为它的值在前两次循环中，被修改了。

还有疑问

也许你觉得，我仅仅是执行了一个空循环 foreach ($arr as &$item){}，循环体里面什么都没有做，为什么数组元素却改变了？

可能你觉得这个代码应该等价于

for($i =0; $i < count($arr); $i++){
// do nothing
}

其实不对，代码应该等价于：

for($i =0; $i < count($arr); $i++){
$item = $arr[$i];
}

也就是说，在 foreach 循环中，隐含了一个赋值运算，唯一不同的时，在赋值过程中，我们使用了引用，所以在第一个循环中，无意中修改了正在循环的数组内部的元素。