【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           
          
                 */          
          
              
          
          
                          
          
              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：          
          
                          
                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：          
          
                          
                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