【PHP内核学习】变量和数据类型

|=-----------------------------------------------------------------------=|
|=---------------------=[ PHP内核中的变量和数据类型]=--------------------=|
|=-----------------------------------------------------------------------=|
|=--------------------------=[ by d4shman ]=-----------------------------=|
|=-----------------------------------------------------------------------=|
|=-------------------------=[  May 6, 2014  ]=---------------------------=|
|=-----------------------------------------------------------------------=|

(_____ \| |   | (_____ \   /\   / _____) |  / )   
 _____) ) |__ | |_____) ) /  \ | /     | | / /    
|  ____/|  __)| (_____ ( / /\ \| |     | |< <     
| |     | |   | |     | | |__| | \_____| | \ \    
|_|     |_|   |_|     |_|______|\______)_|  \_)   (向phrack致敬!)

<--------------------------( Table of Contents )-------------------------->

 0x01  变量的结构和类型
 0x02  哈希表--PHP的灵魂
 0x03  常量
 0x04  参考文献
<------------------------------------------------------------------------->

/////
0x01  变量的结构和类型
/////
1.数据类型
  1.1静态类型语言（C/Java）,编译时确定
  1.2动态类型语言（php/python）,运行时确定
  1.3无类型语言(汇编)，操作的底层存储

2.php内核中所有的变量使用同一种数据结构zval来保存，而这个结构同时表示php中各种数据类型，它不仅仅包含变量的值，也包含变量的类型。这就是php弱类型的核心。
        php中的8中数据类型：
  2.1标量类型： boolean, integer, float, string
  2.2复合类型:  array, object
  2.3特殊类型： resource, null
  
3.zval结构体(在php源码目录下Zend/zend.h中定义)：
  struct _zval_struct｛
  	  /*Variable information*/
  	  zvalue_value value  	/*value， 变量的值*/
  	  zend_uint refcount__gc  /*reference count， 引用计数器*/
  	  zend_uchar type 		/*active type， 变量的类型*/
  	  zend_uchar is_ref__gc;  /*变量是否被引用*/
  ｝

4.变量类型：
  /*data types */
  #define IS_NULL		0 
  #define IS_LONG 		1
  #define IS_DOUBLE 	2
  #define IS_BOOL 		3
  #define IS_ARRAY		4
  #define IS_OBJECT		5
  #define IS_STRING 	6
  #define IS_RESOURCE	7
  #define IS_CONSTANT	8
  #define IS_CONSTANT_ARRAY	9
  #define IS_CALLABLE	10
  
5.变量的值存储
  typedef union _zvalue_value {
      long lval; 		/*long、bool、resource类型*/
	  double dval ;	/*double 类型*/
	  struct {		/*string 类型, len保存了字符串的长度*/
	  	char *val;
	  	int len;
	  } str;
	  HashTable *ht;  /*数组, 用HashTable实现*/
	  zend_object_value obj; /*object 类型*/
  } zvalue_value;
  
  这里之所以用共同体(union)是因为一个变量只可能有一种类型，符合共同体的特性，如果使用结构体则会浪费内存。
  
  实例：创建一个值为10的整型变量lvar,用php脚本的话很简单，就是:$lvar = 10
  而PHP内核中的实现可能就是类似下面这样：
  zval lval;
  Z_TYPE(lvar) = IS_LONG;
  Z_LVAL(lvar) = 10;
  
/////
0x02  哈希表--PHP的灵魂
/////
1.为什么用哈希表
  哈希表通常提供CRUD(Create, Read, Update, Delete)操作，设计合理的哈希表中，这些操作时间复杂度为O(1)，这也是它被钟爱的原因。
  hash(key) -> index
  
2.哈希表的实现：结构体 bucket和_hashtable组成了完整的HashTable。
  首先看bucket结构体(定义在 Zend/zend_hash.h):
  typedef struct bucket {
	  ulong h;  					/*hash值*/
	  uint nKeyLength;			/*key的长度*/
	  void *pData;				/*要保存的内存块地址，通常是malloc来的地址*/
	  void *pDataPtr;				/*保存指针数据，不经过malloc的指针，防止产生内存碎片*/
	  struct bucket *pListNext;   /*bucket中具有同一hash值的下一个元素*/
	  struct bucket *pListLast;   /*bucket中具有同一hash值的上一个元素*/
	  struct bucket *pNext;		/*双向链表的下一个元素*/
	  struct bucket *pLast;       /*双向链表的上一个元素*/
	  const char *arKey;			/*保存key*/
  } Bucket;
  
  可以看出bucket是一个双向链表，这是为了解决多个key冲突的问题(即算法导论中的链接法)
  
  
  再看_hashtable结构体：
  typedef struct _hashtable {
      uint nTableSize;                /*bucket数组的大小*/
	  uint nTableMask;				
	  uint nNumOfElements;			/*HashTable中元素的个数*/
	  ulong nNextFreeElement;			/*下一个可用的Bucket位置*/
	  Bucket *pInternalPointer		/*遍历HashTable元素*/
	  Bucket *pListHead;				/*双向链表表头*/
	  Bucket *pListTail;				/*双向链表表尾*/
	  Bucket **arBuckets;				/*Bucket数组*/
  } HashTable;
  
  ========
  此处为HashTable的结构图
  ========

3.神奇的数字--33
  见我原来的一篇博客：http://blog.csdn.net/wusuopubupt/article/details/11479869
  下面是PHP源码中的一段注释：
  /*
   * DJBX33A (Daniel J. Bernstein, Times 33 with Addition)
   *
   * This is Daniel J. Bernstein‘s popular `times 33‘ hash function as
   * posted by him years ago on comp.lang.c. It basically uses a function
   * like ``hash(i) = hash(i-1) * 33 + str[i]‘‘. This is one of the best
   * known hash functions for strings. Because it is both computed very
   * fast and distributes very well.
   *
   * The magic of number 33, i.e. why it works better than many other
   * constants, prime or not, has never been adequately explained by
   * anyone. So I try an explanation: if one experimentally tests all
   * multipliers between 1 and 256 (as RSE did now) one detects that even
   * numbers are not useable at all. The remaining 128 odd numbers
   * (except for the number 1) work more or less all equally well. They
   * all distribute in an acceptable way and this way fill a hash table
   * with an average percent of approx. 86%.
   *
   * If one compares the Chi^2 values of the variants, the number 33 not
   * even has the best value. But the number 33 and a few other equally
   * good numbers like 17, 31, 63, 127 and 129 have nevertheless a great
   * advantage to the remaining numbers in the large set of possible
   * multipliers: their multiply operation can be replaced by a faster
   * operation based on just one shift plus either a single addition
   * or subtraction operation. And because a hash function has to both
   * distribute good _and_ has to be very fast to compute, those few
   * numbers should be preferred and seems to be the reason why Daniel J.
   * Bernstein also preferred it.
   *
   *
   *                  -- Ralf S. Engelschall <rse@engelschall.com>
   */

  
4.哈希表的操作接口(省略了部分参数)
  初始化HashTable：int _zend_hash_init(HashTable *ht, uint nSize, hash_func_t pHashFunction);
  添加新hash值：   int _zend_hash_add_or_update(HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void *pData)
  查找hash：       int zend_hash_find(const HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void **pData);


/////
0x03  常量
///// 
1.常量的内部结构
  typedef struct _zend_constant {
	  zval value;
	  int flags;  /*常量标记，如 CONST_PERSISTENT | CONST_CS */
	  char *name;
	  uint name_len;
	  int module_number;
  } zend_constant;

2.define定义常量的过程  
  define的实现(定义在Zend/zend_builtin_functions.c)，下面是部分核心代码：
  
  ZEND_FUNCTION(define)
  {
      /* 检查常量名是否存在 */
      if (zend_memnstr(name, "::", sizeof("::") - 1, name + name_len)) {
          zend_error(E_WARNING, "Class constants cannot be defined or redefined");
          RETURN_FALSE;
      }
      
      ... // 类常量定义 此处不做介绍
      
      c.value = *val;
      zval_copy_ctor(&c.value);
      if (val_free) {
              zval_ptr_dtor(&val_free);
      }
      c.flags = case_sensitive;  /* 大小写敏感 */
      c.name = zend_strndup(name, name_len);
      c.name_len = name_len+1;
      c.module_number = PHP_USER_CONSTANT;
      if (zend_register_constant(&c TSRMLS_CC) == SUCCESS) {  /*注册常量*/
              RETURN_TRUE;
      } else {
              RETURN_FALSE;
      }
  }
  
3.魔术常量
  PHP中的魔术常量，虽然叫做常量，但它们的值实际上随它们在代码中的位置而变化的。
  __LINE__	 	文件中的当前行号。
  __FILE__	 	文件的完整路径和文件名。如果用在被包含文件中，则返回被包含的文件名。
  __DIR__	 	文件所在的目录。如果用在被包括文件中，则返回被包括的文件所在的目录。它等价于 dirname(__FILE__)。
  __FUNCTION__	函数名称
  __CLASS__	 	类的名称。类名包括其被声明的作用区域（例如 Foo\Bar）。
  __TRAIT__	 	Trait 的名字。Trait 名包括其被声明的作用区域（例如 Foo\Bar）。
  __METHOD__	类的方法名
  __NAMESPACE__	当前命名空间的名称（区分大小写）。此常量是在编译时定义的（PHP 5.3.0 新增）。
  
  PHP内核会在词法解析时将这些常量的内容赋值进行替换，而不是在运行时进行分析。 举个例子：
  <?php
  echo __LINE__;
  function demo() {
    echo __FUNCTION__;
  }
  demo();
  ?>
  PHP已经在词法解析时将这些常量换成了对应的值，以上的代码可以看成如下的PHP代码：
  <?php
  echo 2;
  function demo() {
      echo "demo";
  }
  demo();
  ?>

  ===========
  此处涉及编译原理知识，需补充。
  ===========
  
/////
0x04  参考文献
///// 

TIPI: http://www.php-internals.com/book/?p=chapt03/03-00-variable-and-data-types

【PHP内核学习】变量和数据类型,布布扣,bubuko.com