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PHP傳參原理深入解析

WBOY
發布： 2016-07-25 09:13:20
原創
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在寫php擴充時，似乎參數（即傳給zend_parse_parameters的變數）是不需要free的。 舉例：

  3. PHP_FUNCTION(test)

  4. {
  5. char* str;
  6. int str_len;

  7. if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s", &str, &str_len) == FAILURE) {

  8. RETURN_FALSE;
  9. }
  10. // 不需要free(str)
  11. }
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運作正常： test("Hello World"); // 列印Hello World 這裡不用擔心test函數會發生記憶體洩露，php會自動幫我們回收這些用來保存參數的變數。

那php究竟是如何做到的呢？要解釋這個問題，還是要看php是怎麼傳遞參數的。

EG(argument_stack)簡介 簡單來講，在php中的EG中保存了一個專門用來存放參數的棧，名為argument_stack。每當發生函數呼叫時，php會將傳入的參數壓進EG(argument_stack)。一旦函數呼叫結束，則EG(argument_stack)被清理，並且等待下一次的函數呼叫。

關於EG(argument_stack)的struct結構、用途，php5.2和5.3實作有些差異。本文主要以5.2為例，5.3+的變化後面抽空再說。

PHP傳參原理深入解析

上圖是5.2中argument_stack的大概示意圖，看起來簡單明了。其中，棧頂和棧底固定為NULL。函數接收的參數依照從左到右的順序，依序被壓入堆疊。請注意，最後會被額外壓入一個long型的值，表示棧裡的參數個數（上圖為10）。

那被壓入argument_stack的參數究竟是什麼呢？其實是一個個zval類型的指標。 它們指向的zva有可能是CV變量，有可能是is_ref=1的變量，還有可能是常數數字，或是常數字串。

EG(argument_stack)在php5.2中被具體實作為zend_ptr_stack類型:

  1. typedef struct _zend_ptr_stack {
  2. int top; // 堆疊中目前元素的數量
  3. int max;的數量
  4. void **elements; // 棧底
  5. void **top_element; // 棧頂
  6. } zend_ptr_stack;
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初始化argument_stack 初始化argument_stack的工作是發生在php處理特定的請求之前，更準確地說是處於php解釋器的啟動過程之中。
在init_executor函數裡我們發現如下2行：
zend_ptr_stack_init(&EG(argument_stack));zend_ptr_stack_push(&EG(argument)> 🎜>複製程式碼

這2行分別代表著，初始化EG(argument_stack)，緊接著壓入一個NULL。由於EG是個全域變量，因此在實際呼叫zend_ptr_stack_init之前，EG(argument_stack)中的所有資料全部為0。

zend_ptr_stack_init實作很簡單。

  2. ZEND_API void zend_ptr_stack_init(zend_ptr_stack *stack)
  3. {
  4. stack->topp. sizeof(void *)*PTR_STACK_BLOCK_SIZE);
  5. stack->max = PTR_STACK_BLOCK_SIZE; // 堆疊的大小初始化成64
  6. stack->top = 0; // 目前元素個數為0
  7. }
  8. }
複製程式碼

一旦argument_stack被初始化完，則立即會被壓入NULL。這裡無須深究，這個NULL其實沒有任何的意義。

PHP傳參原理深入解析NULL入棧之後，整個argument_stack的實際記憶體分佈如下：

參數入棧 在壓入第一個NULL之後，一旦再有參數入棧，則argument_stack會發生以下動作： stack->top++; *(stack->top_element++) = 參數;

用一段簡單的php程式碼來說明問題：
  3. function foo( $str ){
  4. print_r(123);
  5. }
  6. foo("hello world");
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上述程式碼在呼叫foo時，傳入了一個字串常數。因此，實際上被壓入堆疊的是一個指向儲存「hello world」的zval。用vld來查看編譯之後的opcode：

  2. line # * op fetch ext return operands
  3. --------------------- -------------------------------------------------- ----------
  4. 3 0 > NOP
  5. 6 1 SEND_VAL OP1[ IS_CONST (458754) 'hello world' ]
  6. 2 DO_FCALL 1 OP1[ IS_CONST (458752) 'foo' ]
  7. 15 3 > RETURN OP1[ IS_CONST (0) 1 ]
複製程式碼

SEND_VALhello指令」壓入argument_stack。

  3. int ZEND_SEND_VAL_SPEC_CONST_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)

  4. {

  5. value = &opline->op1.u.constant;

  6. ALLOC_ZVAL(valptr);
  7. INIT_PZVAL_COPY(valptr, value);
  8. if (!0) { }

  9. // 入棧，valptr指向存放hello world的zval

  10. zend_ptr_stack_push(&EG(argument_stack), valptr);
  11. ……
  12. ……
  13. >}
複製程式碼
入棧完成之後的argument_stack為：

PHP傳參原理深入解析3參數個數 前文說到，其實並非把所有參數入棧就完事了。 php也會額外壓入一個數字，表示參數的個數，這個工作並非發生在SEND_XXX指令時。實際上，在真正執行函數之前，php會將參數個數入堆疊。

繼續沿用上面的例子，DO_FCALL 指令用來呼叫foo函數。在呼叫foo之前，php會自動填入argument_stack最後一塊。

    static int zend_do_fcall_common_helper_SPEC(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
  1. {
  2. …extended_value）
  3. // 一個是標識棧頂的NULL
  4. zend_ptr_stack_2_push(&EG(argument_stack), (void *)(zend_uintptr_t));
  5. ……
  6. if (EX(function_state).function->type == ZEND_INTERNAL_FUNCTION) {
  7. ……
  8. }
  9. else if (EX(function_state).==function->type ==function-> == ZEND_USER_FUNCTION) {
  10. ……
  11. // 呼叫foo函數
  12. zend_execute(EG(active_op_array) TSRMLS_CC);
  13. }
  14. else { /* ZENDLS_CC);
  15. }
  16. else { /* ZEND_OVERP> }
  17. ……
  18. // 清理argument_stack
  19. zend_ptr_stack_clear_multiple(TSRMLS_C);
  20. ……
  21. ZEND_VM_NEXT_OPCODE();
  22. >
  24. 壓入參數個數和NULL之後，用於foo呼叫的整個argument_stack已然完成。
  25. 取得參數 繼續跟進上面的例子。 深入foo函數，看看foo的opcode是什麼樣子的。
line # * op fetch ext return operands

--------------------- -------------------------------------------------- ----------PHP傳參原理深入解析 3 0 > RECV OP1[ IS_CONST (0) 1 ]

4 1 SEND_VAL OP1[ IS_CONST (5) 123 ]
2 DO_FCALL 1 OP1[ IS_CONST (459027 ) 'print_r' ]
5 3 > RETURN OP1[ IS_CONST (0) null ]
  3. 複製程式碼

  5. 第一條指令是RECV，從字面上理解便是用來取得堆疊中參數的。實際上，SEND_VAL和RECV有點對應的感覺。每次函數呼叫之前SEND_VAL，在函數內部進行RECV。為什麼不說是完全對應，實際上RECV指令並非一定需要。只有當使用者定義的函數被呼叫是，才會產生RECV。我們寫的擴充函數，php自帶的內建函數，都不會有RECV。

    需要額外指出的是，每次SEND_VAL和RECV 均只能處理一個參數。也就是說如果傳參的過程中有多個參數，那麼就會產生若干SEND_VAL以及若干RECV。這裡引出一個很有趣的議題，傳入參數和取得參數的順序是怎麼樣的呢？

    答案是，SEND_VAL會將參數從左至右的進行壓棧，而RECV一樣的則由左至右取得參數。

    3. static int ZEND_RECV_SPEC_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)

    4. {
    5. {棧底
    6. if (zend_ptr_stack_get_arg(arg_num, (void **) ¶m TSRMLS_CC)==FAILURE) {
    7. ……
    8. } else {
    9. zend_free_op free_resval🎜> } *var_ptr;

    10. // 驗證參數

    11. zend_verify_arg_type((zend_function *) EG(active_op_array), arg_num, *param TSRMLS_CC);
    12. var_ptr = get_zparam TSRMLS_CC);
    13. var_ptr = get_zparam TSRMLS_CC);
    14. var_ptr = get_zparam TSRMLS_CC);
    15. var_ptr = get_zparam. EX(Ts), &free_res, BP_VAR_W);
    17. // 取得參數
    18. if (PZVAL_IS_REF(*param)) {
    19. zend_assign_to_variable_reference(varm)) {
    20. zend_assign_to_variable_reference(varm)) {
    21. zend_assign_to_variable_reference(var_pRMs) }; 🎜> zend_receive(var_ptr, *param TSRMLS_CC);
    22. }
    23. }

    24. ZEND_VM_NEXT_OPCODE();複製程式碼

    zend_assign_to_variable_reference 和zend_receive 都會完成「取得參數」 。 「獲取參數」不太好理解，實際它究竟是做哪些事情？

    說到底很簡單，「取得參數」就是將這個參數加入到目前函數執行期間的「符號表」中，具體對應為EG(current_execute_data)->symbol_table。在本範例中，RECV完成之後，函數體內的symbol_table中有了一個符號‘str’，它的值為“hello world”。

    但argument_stack並沒有發生一絲變化，因為RECV只是讀取參數，而不會對堆疊產生類似pop操作。

    PHP傳參原理深入解析5清理argument_stack foo內部的print_r也是一個函數調用，因此也會產生壓棧-->清棧的操作。因此print_r執行之前的argument_stack為：

    PHP傳參原理深入解析6print_r執行之後argument_stack又回到了foo剛RECV完的狀態。

    具體呼叫print_r的過程並非本文闡述的重點。我們關心的是當呼叫foo結束之後，php是如何清理argument_stack的。

    上面展示的do_fcall程式碼片段中可以看出，清理工作由zend_ptr_stack_clear_multiple完成的。

      static inline void zend_ptr_stack_clear_multiple(TSRMLS_D)
    1. {
    2. voidoidp = EG(argument_p. / 取棧頂保存的參數個數
    3. int delete_count = (int)(zend_uintptr_t) *p;
    4. EG(argument_stack).top -= (delete_count+2);
    6. // 從上至下，依序清理
    7. while (--delete_count>=0) {
    8. zval *q = *(zval **)(--p);
    9. *p = NULL;
    10. zval_ptr_dtor (&q);
    11. }
    12. EG(argument_stack).top_element = p;
    13. }
    16. 複製程式碼
    在本文範例中，foo調用完畢之後，儲存「hello world」的zval狀態為：

    value "hello world"
    refcount 1
      type 6
    1. is_ref 0
    3. type 6
    4. is_ref 0
    複製程式碼

    由於refcount只剩1，因此，zval_ptr_dtor會將「hello world」真正從記憶體中銷毀。

    消棧完畢之後的argument_stack記憶體狀態為：

    PHP傳參原理深入解析7

    可以看出上圖的argument_stack與剛被初始化之後是一樣的。此時argument_stack真正做好了迎接下一次函數呼叫的準備。

    回到文章剛開始的問題... 為何無需free(str)呢？弄清楚了argument_stack之後就很好理解這個問題了。

    因為str指向的是zval中實際存放「hello world」的記憶體位址。假設擴充函數如下：

    3. PHP_FUNCTION(test)

    4. {
    5. char* str;
    6. int str_len;

    7. if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s", &str, &str_len) == FAILURE) {

    8. RETURN_FALSE;
    9. }}
    複製程式碼
    則調用

    1. $a = "hello world";
    2. test($a);
    3. echo $a;
    複製程式碼

    會輸出「Hello world」。儘管我們呼叫test時，並非是傳$a的引用，但實際效果相當於test(&$a)。

    簡單來說，記憶體中只有一份$a，不管是CV數組中，還是在argument_stack。而zend_parse_parameters並沒有拷貝一份資料用於函數執行，事實上它也不能這麼做。因此，當函數完成之後，如果沒有其他地方會用到$a，php清理argument_stack時會幫我們free。如果仍然其他程式碼在使用，就更加不能手動free了，否則會破壞$a的記憶體區域。

    注意，並非寫擴充函數中用到的每個變量，php都會自動回收。所以該free時，切勿手軟:)


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來源：php.cn
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