php数组在内核中的实现

原文链接：https://blog.csdn.net/phpfenghuo/article/details/26100931 

PHP中经常使用数组，PHP的数组强大，而且速度也快，读写都可以在O(1)内完成，因为它每个元素的大小都是一致的，只要知道下标，便可以瞬间计算出其对应的元素在内存中的位置，从而直接取出或者写入。那么内核中数组是如何实现的呢？

PHP大部分功能，都是通过HashTable来实现，其中就包括数组。

HashTable即具有双向链表的优点，同时具有能与数据匹敌的操作性能。

PHP中的定义的变量保存在一个符号表里，而这个符号表其实就是一个HashTable，它的每一个元素都是一个zval*类型的变量。不仅如此，保存用户定义的函数、类、资源等的容器都是以HashTable的形式在内核中实现的。
下面分别来看在PHP、内核中如何定义数组。

数组定义的实现
PHP中定义数组：

<?php
    $array = array();
    $array["key"] = "values";
?>

在内核中使用宏来实现：

zval* array;
array_init(array);
add_assoc_string(array, "key", "value", 1);

将上述代码中的宏展开：

zval* array;
ALLOC_INIT_ZVAL(array);
Z_TYPE_P(array) = IS_ARRAY;
 
HashTable *h;
ALLOC_HASHTABLE(h);
Z_ARRVAL_P(array)=h;
zend_hash_init(h, 50, NULL,ZVAL_PTR_DTOR, 0);
 
zval* barZval;
MAKE_STD_ZVAL(barZval);
ZVAL_STRING(barZval, "value", 0);
zend_hash_add(h, "key", 4, &barZval, sizeof(zval*), NULL);

便捷的数组宏操作

内核为我们提供了方便的宏来管理数组。

//add_assoc_*系列函数：

add_assoc_null(zval *aval, char *key);
add_assoc_bool(zval *aval, char *key, zend_bool bval);
add_assoc_long(zval *aval, char *key, long lval);
add_assoc_double(zval *aval, char *key, double dval);
add_assoc_string(zval *aval, char *key, char *strval, int dup);
add_assoc_stringl(zval *aval, char *key,char *strval, uint strlen, int dup);
add_assoc_zval(zval *aval, char *key, zval *value);

 
//备注：其实这些函数都是宏，都是对add_assoc_*_ex函数的封装。
 
//add_index_*系列函数：

ZEND_API int add_index_long        (zval *arg, ulong idx, long n);
ZEND_API int add_index_null        (zval *arg, ulong idx            );
ZEND_API int add_index_bool        (zval *arg, ulong idx, int b    );
ZEND_API int add_index_resource    (zval *arg, ulong idx, int r    );
ZEND_API int add_index_double    (zval *arg, ulong idx, double d);
ZEND_API int add_index_string    (zval *arg, ulong idx, const char *str, int duplicate);
ZEND_API int add_index_stringl    (zval *arg, ulong idx, const char *str, uint length, int duplicate);
ZEND_API int add_index_zval        (zval *arg, ulong index, zval *value);

 
//add_next_index_*函数：

ZEND_API int add_next_index_long        (zval *arg, long n    );
ZEND_API int add_next_index_null        (zval *arg            );
ZEND_API int add_next_index_bool        (zval *arg, int b    );
ZEND_API int add_next_index_resource    (zval *arg, int r    );
ZEND_API int add_next_index_double        (zval *arg, double d);
ZEND_API int add_next_index_string        (zval *arg, const char *str, int duplicate);
ZEND_API int add_next_index_stringl        (zval *arg, const char *str, uint length, int duplicate);
ZEND_API int add_next_index_zval        (zval *arg, zval *value);

下面可以对比一下数组常见操作所对应的宏。

add_next_index_*()

PHP中                内核中
$arr[] = NULL;        add_next_index_null(arr);
$arr[] = 42;        add_next_index_long(arr, 42);
$arr[] = true;        add_next_index_bool(arr, 1);
$arr[] = 3.14;        add_next_index_double(arr, 3.14);
$arr[] = 'foo';        add_next_index_string(arr, "foo");
$arr[] = $var;        add_next_index_zval(arr, zval);

add_index_*()

PHP中                内核中
$arr[0] = NULL;        add_index_null(arr, 0);
$arr[1] = 42;        add_index_long(arr, 1, 42);
$arr[2] = true;        add_index_bool(arr, 2, 1);
$arr[3] = 3.14;        add_index_double(arr, 3, 3.14);
$arr[4] = 'foo';    add_index_string(arr, 4, "foo", 1);
$arr[5] = $var;        add_index_zval(arr, 5, zval);

add_assoc_*()

PHP中                    内核中
$arr["abc"] = NULL;        add_assoc_null(arr, "abc");
$arr["def"] = 42;        add_assoc_long(arr, "def", 42);
$arr["ghi"] = true;        add_assoc_bool(arr, "ghi", 1);
$arr["jkl"]  = 3.14        add_assoc_double(arr, "jkl", 3.14);
$arr["mno"]="foo"        add_assoc_string(arr, "mno", "foo", 1");
$arr["pqr"] = $var;        add_assoc_zval(arr, "pqr", zval);

一个完整的实例
下面在PHP中定义一个函数，并在其中使用数组。然后来看在内核中如何实现。

<?php
function array_test(){
    $mystr = "Forty Five";
    $return_value = array();
    $return_value[42] = 123;
    $return_value[] = "test";
    
    $return_value[] = $mystr;
    $return_value["double"] = 3.14;
    
    $mysubarray;
    $mysubarray = array();
    $mysubarray[] = "nowamagic";
    
    $return_value["subarray"] = $mysubarray;
 
    return $return_value;
}
?>

内核中实现：

PHP_FUNCTION(array_test){
    char* mystr;
    zval* mysubarray;
 
    array_init(return_value);
 
    add_index_long(return_value, 42, 123);
 
    add_next_index_string(return_value, "test", 1);
 
    add_next_index_stringl(return_value, "test_stringl", 10, 1);
 
    mystr = estrdup("Forty Five");
 
    add_next_index_string(return_value, mystr, 0);
 
    add_assoc_double(return_value, "double", 3.14);
 
    ALLOC_INIT_ZVAL(mysubarray);
    array_init(mysubarray);
    add_next_index_string(mysubarray, "hello", 1);
    add_assoc_zval(return_value, "subarray", mysubarray);
}

你可能会疑问上面代码中的变量return_value在哪里定义的。下面将PHP_FUNCTION展开，你就明白了。

zif_array_test(int ht, zval *return_value, zval **return_value_ptr, zval *this_ptr, int return_value_used TSRMLS_DC);

没错，实际上每个函数都有一个默认的返回值return_value。在使用RETVAL_*()、RETURN_*()作为函数返回值时，仅仅是修改return_value。
---------------------