最近在读php7内核，本文是由《PHP7内核剖析》整理而来。

静态变量

PHP中局部变量分配在zend_execute_data结构上，每次执行zend_op_array都会生成一个新的zend_execute_data，局部变量在执行之初分配，然后在执行结束时释放，这是局部变量的生命周期，而局部变量中有一种特殊的类型：静态变量，它们不会在函数执行完后释放，当程序执行离开函数域时静态变量的值被保留下来，下次执行时仍然可以使用之前的值。

PHP中的静态变量通过static关键词创建：

function my_func(){
    static $count = 4;
    $count++;
    echo $count,"\n";
}
my_func();
my_func();
===========================
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静态变量的存储

静态变量既然不会随执行的结束而释放，那么很容易想到它的保存位置：zend_op_array->static_variables，这是一个哈希表，所以PHP中的静态变量与普通局部变量不同，它们没有分配在执行空间zend_execute_data上，而是以哈希表的形式保存在zend_op_array中。

静态变量只会初始化一次，注意：它的初始化发生在编译阶段而不是执行阶段，上面这个例子中：static $count = 4;是在编译阶段发现定义了一个静态变量，然后插进了zend_op_array->static_variables中，并不是执行的时候把static_variables中的值修改为4，所以上面执行的时候会输出5、6，再次执行并没有重置静态变量的值。

这个特性也意味着静态变量初始的值不能是变量，比如：static $count = $xxx;这样定义将会报错。

静态变量的访问

局部变量通过编译时确定的编号进行读写操作，而静态变量通过哈希表保存，这就使得其不能像普通变量那样有一个固定的编号，有一种可能是通过变量名索引的，那么究竟是否如此呢？我们分析下其编译过程。

静态变量编译的语法规则：静态变量编译的语法规则：

statement:
    ...
    |   T_STATIC static_var_list ';'    { $$ = $2; }
    ...
;
static_var_list:
        static_var_list ',' static_var { $$ = zend_ast_list_add($1, $3); }
    |   static_var { $$ = zend_ast_create_list(1, ZEND_AST_STMT_LIST, $1); }
;
static_var:
        T_VARIABLE          { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_STATIC, $1, NULL); }
    |   T_VARIABLE '=' expr { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_STATIC, $1, $3); }
;
语法解析后生成了一个ZEND_AST_STATIC语法树节点，接着再看下这个节点编译为opcode的过程：zend_compile_static_var。
void zend_compile_static_var(zend_ast *ast)
{
    zend_ast *var_ast = ast->child[0];
    zend_ast *value_ast = ast->child[1];
    zval value_zv;
    if (value_ast) {
        //定义了初始值
        zend_const_expr_to_zval(&value_zv, value_ast);
    } else {
        //无初始值
        ZVAL_NULL(&value_zv);
    }
    zend_compile_static_var_common(var_ast, &value_zv, 1);
}

这里首先对初始化值进行编译，最终得到一个固定值，然后调用：zend_compile_static_var_common()处理，首先判断当前编译的zend_op_array->static_variables是否已创建，未创建则分配一个HashTable，接着将定义的静态变量插入：

/zend_compile_static_var_common():
if (!CG(active_op_array)->static_variables) {
    ALLOC_HASHTABLE(CG(active_op_array)->static_variables);
    zend_hash_init(CG(active_op_array)->static_variables, 8, NULL, ZVAL_PTR_DTOR, 0);
}
//插入静态变量
zend_hash_update(CG(active_op_array)->static_variables, Z_STR(var_node.u.constant), value);
插入静态变量哈希表后并没有完成，接下来还有一个重要操作：
//生成一条ZEND_FETCH_W的opcode
opline = zend_emit_op(&result, by_ref ? ZEND_FETCH_W : ZEND_FETCH_R, &var_node, NULL);
opline->extended_value = ZEND_FETCH_STATIC;
if (by_ref) {
    zend_ast *fetch_ast = zend_ast_create(ZEND_AST_VAR, var_ast);
    //生成一条ZEND_ASSIGN_REF的opcode
    zend_emit_assign_ref_znode(fetch_ast, &result);
}

后面生成了两条opcode：

ZEND_FETCH_W: 这条opcode对应的操作是创建一个IS_INDIRECT类型的zval，指向static_variables中对应静态变量的zval

ZEND_ASSIGN_REF: 它的操作是引用赋值，即将一个引用赋值给CV变量

通过上面两条opcode可以确定静态变量的读写过程：首先根据变量名在static_variables中取出对应的zval，然后将它修改为引用类型并赋值给局部变量，也就是说static $count = 4;包含了两个操作，严格的将$count并不是真正的静态变量，它只是一个指向静态变量的局部变量，执行时实际操作是：$count = & static_variables["count"];。上面例子$count与static_variables["count"]间的关系如图所示。

全局变量

PHP中在函数、类之外直接定义的变量可以在函数、类成员方法中通过global关键词引入使用，这些变量称为：全局变量。

这些直接在PHP中定义的变量(包括include、require文件中的)相对于函数、类方法而言它们是全局变量，但是对自身执行域zend_execute_data而言它们是普通的局部变量，自身执行时它们与普通变量的读写方式完全相同。

全局变量初始化

全局变量在整个请求执行期间始终存在，它们保存在EG(symbol_table)中，也就是全局变量符号表，与静态变量的存储一样，这也是一个哈希表，主脚本(或include、require)在zend_execute_ex执行开始之前会把当前作用域下的所有局部变量添加到EG(symbol_table)中，这一步操作后面介绍zend执行过程时还会讲到，这里先简单提下：

ZEND_API void zend_execute(zend_op_array *op_array, zval *return_value)
{
    ...
    i_init_execute_data(execute_data, op_array, return_value);
    zend_execute_ex(execute_data);
    ...
}
i_init_execute_data()这个函数中会把局部变量插入到EG(symbol_table)：
ZEND_API void zend_attach_symbol_table(zend_execute_data *execute_data)
{
    zend_op_array *op_array = &execute_data->func->op_array;
    HashTable *ht = execute_data->symbol_table;
    if (!EXPECTED(op_array->last_var)) { 
        return;
    }
    zend_string **str = op_array->vars;
    zend_string **end = str + op_array->last_var;
    //局部变量数组起始位置
    zval *var = EX_VAR_NUM(0);
    do{
        zval *zv = zend_hash_find(ht, *str);
        //插入全局变量符号表
        zv = zend_hash_add_new(ht, *str, var);
        //哈希表中value指向局部变量的zval
        ZVAL_INDIRECT(zv, var);
        ...
    }while(str != end);
}

从上面的过程可以很直观的看到，在执行前遍历局部变量，然后插入EG(symbol_table)，EG(symbol_table)中的value直接指向局部变量的zval，示例经过这一步的处理之后(此时局部变量只是分配了zval，但还未初始化，所以是IS_UNDEF)：

与静态变量的访问一样，全局变量也是将原来的值转换为引用，然后在global导入的作用域内创建一个局部变量指向该引用：

global $id; // 相当于：$id = & EG(symbol_table)["id"];

具体的操作过程不再细讲，与静态变量的处理过程一致，这时示例中局部变量与全局变量的引用情况如下图。

超全局变量

全部变量除了通过global引入外还有一类特殊的类型，它们不需要使用global引入而可以直接使用，这些全局变量称为：超全局变量。

超全局变量实际是PHP内核定义的一些全局变量：$GLOBALS、$_SERVER、$_REQUEST、$_POST、$_GET、$_FILES、$_ENV、$_COOKIE、$_SESSION、argv、argc。

销毁

局部变量如果没有手动销毁，那么在函数执行结束时会将它们销毁，而全局变量则是在整个请求结束时才会销毁，即使是我们直接在PHP脚本中定义在函数外的那些变量。

常量

常量是一个简单值的标识符（名字）。如同其名称所暗示的，在脚本执行期间该值不能改变。常量默认为大小写敏感。通常常量标识符总是大写的。

常量名和其它任何 PHP 标签遵循同样的命名规则。合法的常量名以字母或下划线开始，后面跟着任何字母，数字或下划线。

PHP中的常量通过define()函数定义：

define('CONST_VAR_1', 1234);

常量的存储

在内核中常量存储在EG(zend_constant)哈希表中，访问时也是根据常量名直接到哈希表中查找，其实现比较简单。

常量的数据结构：

typedef struct _zend_constant {
    zval value;   //常量值
    zend_string *name; //常量名
    int flags;  //常量标识位
    int module_number; //所属扩展、模块
} zend_constant;

常量的几个属性都比较直观，这里只介绍下flags，它的值可以是以下三个中任意组合：

#define CONST_CS                (1<<0)  //大小写敏感
#define CONST_PERSISTENT        (1<<1)  //持久化的
#define CONST_CT_SUBST          (1<<2)  //允许编译时替换

介绍下三种flag代表的含义：

CONST_CS: 大小写敏感，默认是开启的，用户通过define()定义的始终是区分大小写的，通过扩展定义的可以自由选择

CONST_PERSISTENT: 持久化的，只有通过扩展、内核定义的才支持，这种常量不会在request结束时清理掉

CONST_CT_SUBST: 允许编译时替换，编译时如果发现有地方在读取常量的值，那么编译器会尝试直接替换为常量值，而不是在执行时再去读取，目前这个flag只有TRUE、FALSE、NULL三个常量在使用

常量的销毁

非持久化常量在request请求结束时销毁，具体销毁操作在：

php_request_shutdown()->zend_deactivate()->shutdown_executor()->clean_non_persistent_constants()。

void clean_non_persistent_constants(void)
{
    if (EG(full_tables_cleanup)) {
        zend_hash_apply(EG(zend_constants), clean_non_persistent_constant_full);
    } else {
        zend_hash_reverse_apply(EG(zend_constants), clean_non_persistent_constant);
    }
}

然后从哈希表末尾开始向前遍历EG(zend_constants)，将非持久化常量删除，直到碰到第一个持久化常量时，停止遍历，正常情况下所有通过扩展定义的常量一定是在PHP中通过define定义之前，当然也并非绝对，这里只是说在所有常量均是在MINT阶段定义的情况。

持久化常量是在php_module_shutdown()阶段销毁的，具体过程与上面类似。

【php7内核】静态变量，全局变量，常量的实现

静态变量

全局变量

常量

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