【php7核心】靜態變數，全域性變數，常量的實現
最近在讀php7核心，本文是由《PHP7核心剖析》整理而來。
靜態變數
PHP中區域性變數分配在zend_execute_data結構上，每次執行zend_op_array都會生成一個新的zend_execute_data，區域性變數在執行之初分配，然後在執行結束時釋放，這是區域性變數的生命週期，而區域性變數中有一種特殊的型別：靜態變數，它們不會在函式執行完後釋放，當程式執行離開函式域時靜態變數的值被保留下來，下次執行時仍然可以使用之前的值。
PHP中的靜態變數通過static關鍵詞建立：
function my_func(){ static $count = 4; $count++; echo $count,"\n"; } my_func(); my_func(); =========================== 5 6
靜態變數的儲存
靜態變數既然不會隨執行的結束而釋放，那麼很容易想到它的儲存位置：zend_op_array->static_variables，這是一個雜湊表，所以PHP中的靜態變數與普通區域性變數不同，它們沒有分配在執行空間zend_execute_data上，而是以雜湊表的形式儲存在zend_op_array中。
靜態變數只會初始化一次，注意：它的初始化發生在編譯階段而不是執行階段，上面這個例子中：static $count = 4;是在編譯階段發現定義了一個靜態變數，然後插進了zend_op_array->static_variables中，並不是執行的時候把static_variables中的值修改為4，所以上面執行的時候會輸出5、6，再次執行並沒有重置靜態變數的值。
這個特性也意味著靜態變數初始的值不能是變數，比如：static $count = $xxx;這樣定義將會報錯。
靜態變數的訪問
區域性變數通過編譯時確定的編號進行讀寫操作，而靜態變數通過雜湊表儲存，這就使得其不能像普通變數那樣有一個固定的編號，有一種可能是通過變數名索引的，那麼究竟是否如此呢？我們分析下其編譯過程。
靜態變數編譯的語法規則：靜態變數編譯的語法規則：
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); } ; 語法解析後生成了一個ZEND_AST_STATIC語法樹節點，接著再看下這個節點編譯為opcode的過程：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) { //定義了初始值 zend_const_expr_to_zval(&value_zv, value_ast); } else { //無初始值 ZVAL_NULL(&value_zv); } zend_compile_static_var_common(var_ast, &value_zv, 1); }
這裡首先對初始化值進行編譯，最終得到一個固定值，然後呼叫：zend_compile_static_var_common()處理，首先判斷當前編譯的zend_op_array->static_variables是否已建立，未建立則分配一個HashTable，接著將定義的靜態變數插入：
/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);
}
//插入靜態變數
zend_hash_update(CG(active_op_array)->static_variables, Z_STR(var_node.u.constant), value);
插入靜態變數雜湊表後並沒有完成，接下來還有一個重要操作：
//生成一條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);
//生成一條ZEND_ASSIGN_REF的opcode
zend_emit_assign_ref_znode(fetch_ast, &result);
}後面生成了兩條opcode：
ZEND_FETCH_W: 這條opcode對應的操作是建立一個IS_INDIRECT型別的zval，指向static_variables中對應靜態變數的zval
ZEND_ASSIGN_REF: 它的操作是引用賦值，即將一個引用賦值給CV變數
通過上面兩條opcode可以確定靜態變數的讀寫過程：首先根據變數名在static_variables中取出對應的zval，然後將它修改為引用型別並賦值給區域性變數，也就是說static $count = 4;包含了兩個操作，嚴格的將$count並不是真正的靜態變數，它只是一個指向靜態變數的區域性變數，執行時實際操作是：$count = & static_variables["count"];。上面例子$count與static_variables["count"]間的關係如圖所示。
全域性變數
PHP中在函式、類之外直接定義的變數可以在函式、類成員方法中通過global關鍵詞引入使用，這些變數稱為：全域性變數。
這些直接在PHP中定義的變數(包括include、require檔案中的)相對於函式、類方法而言它們是全域性變數，但是對自身執行域zend_execute_data而言它們是普通的區域性變數，自身執行時它們與普通變數的讀寫方式完全相同。
全域性變數初始化
全域性變數在整個請求執行期間始終存在，它們儲存在EG(symbol_table)中，也就是全域性變數符號表，與靜態變數的儲存一樣，這也是一個雜湊表，主指令碼(或include、require)在zend_execute_ex執行開始之前會把當前作用域下的所有區域性變數新增到EG(symbol_table)中，這一步操作後面介紹zend執行過程時還會講到，這裡先簡單提下：
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()這個函式中會把區域性變數插入到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;
//區域性變數陣列起始位置
zval *var = EX_VAR_NUM(0);
do{
zval *zv = zend_hash_find(ht, *str);
//插入全域性變數符號表
zv = zend_hash_add_new(ht, *str, var);
//雜湊表中value指向區域性變數的zval
ZVAL_INDIRECT(zv, var);
...
}while(str != end);
}從上面的過程可以很直觀的看到，在執行前遍歷區域性變數，然後插入EG(symbol_table)，EG(symbol_table)中的value直接指向區域性變數的zval，示例經過這一步的處理之後(此時區域性變數只是分配了zval，但還未初始化，所以是IS_UNDEF)：
與靜態變數的訪問一樣，全域性變數也是將原來的值轉換為引用，然後在global匯入的作用域內建立一個區域性變數指向該引用：
global $id; // 相當於：$id = & EG(symbol_table)["id"];具體的操作過程不再細講，與靜態變數的處理過程一致，這時示例中區域性變數與全域性變數的引用情況如下圖。
超全域性變數
全部變數除了通過global引入外還有一類特殊的型別，它們不需要使用global引入而可以直接使用，這些全域性變數稱為：超全域性變數。
超全域性變數實際是PHP核心定義的一些全域性變數：$GLOBALS、$_SERVER、$_REQUEST、$_POST、$_GET、$_FILES、$_ENV、$_COOKIE、$_SESSION、argv、argc。
銷燬
區域性變數如果沒有手動銷燬，那麼在函式執行結束時會將它們銷燬，而全域性變數則是在整個請求結束時才會銷燬，即使是我們直接在PHP指令碼中定義在函式外的那些變數。
常量
常量是一個簡單值的識別符號（名字）。如同其名稱所暗示的，在指令碼執行期間該值不能改變。常量預設為大小寫敏感。通常常量識別符號總是大寫的。
常量名和其它任何 PHP 標籤遵循同樣的命名規則。合法的常量名以字母或下劃線開始，後面跟著任何字母，數字或下劃線。
PHP中的常量通過define()函式定義：
define('CONST_VAR_1', 1234);常量的儲存
在核心中常量儲存在EG(zend_constant)雜湊表中，訪問時也是根據常量名直接到雜湊表中查詢，其實現比較簡單。
常量的資料結構：
typedef struct _zend_constant {
zval value; //常量值
zend_string *name; //常量名
int flags; //常量標識位
int module_number; //所屬擴充套件、模組
} zend_constant;常量的幾個屬性都比較直觀，這裡只介紹下flags，它的值可以是以下三個中任意組合：
#define CONST_CS (1<<0) //大小寫敏感
#define CONST_PERSISTENT (1<<1) //持久化的
#define CONST_CT_SUBST (1<<2) //允許編譯時替換介紹下三種flag代表的含義：
CONST_CS: 大小寫敏感，預設是開啟的，使用者通過define()定義的始終是區分大小寫的，通過擴充套件定義的可以自由選擇
CONST_PERSISTENT: 持久化的，只有通過擴充套件、核心定義的才支援，這種常量不會在request結束時清理掉
CONST_CT_SUBST: 允許編譯時替換，編譯時如果發現有地方在讀取常量的值，那麼編譯器會嘗試直接替換為常量值，而不是在執行時再去讀取，目前這個flag只有TRUE、FALSE、NULL三個常量在使用
常量的銷燬
非持久化常量在request請求結束時銷燬，具體銷燬操作在：
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);
}
}然後從雜湊表末尾開始向前遍歷EG(zend_constants)，將非持久化常量刪除，直到碰到第一個持久化常量時，停止遍歷，正常情況下所有通過擴充套件定義的常量一定是在PHP中通過define定義之前，當然也並非絕對，這裡只是說在所有常量均是在MINT階段定義的情況。
持久化常量是在php_module_shutdown()階段銷燬的，具體過程與上面類似。