Содержание
- Введение
- Разбор Copy-on-Write
- Руководство по ссылкам
- Детали изменения типов
- Оптимизация памяти
- Практические кейсы
- Интернирование строк
- Измерение потребления памяти
Введение
В предыдущей части мы рассмотрели, что такое ZVAL в PHP. В это части более подробно рассмотрим, копирование, ссылки и возможные оптимизации.
Все примеры приведены для php 8.3. Для отладки примеров будем использовать метод xdebug_debug_zval. Для этого должно быть установлено расширение xdebug.
$var = 1;
xdebug_debug_zval('var');
Почему мы используем xdebug_debug_zval() вместо debug_zval_dump()?
Начиная с PHP 8.0, функция debug_zval_dump() перестала отображать критически важную информацию:
- Не показывает
refcount(счетчик ссылок) - Не отображает
is_ref(флаг ссылочности)
В то время как xdebug_debug_zval() продолжает предоставлять полную информацию о внутренней структуре ZVAL:
$a = [1, 2, 3];
xdebug_debug_zval('a');
// Вывод: (refcount=2, is_ref=0)=array(...)
debug_zval_dump($a);
// Вывод PHP 8+: array(3) { ... } - без ключевых метаданных
Примечание: Функция xdebug_debug_zval() всегда показывает значение refcount на 1 больше реального. Это особенность реализации Xdebug — при выводе информации он временно увеличивает счетчик ссылок. В следующих примерах я буду указывать корректные значения refcount (уменьшенные на 1), чтобы отражать реальное состояние переменных.
Пример вывода:
$a = [1,2,3];
xdebug_debug_zval('a');
// Выведет: (refcount=2, is_ref=0)=...
// Реально: refcount = 1
Реализациия метода на xdebug_debug_zval С.
void xdebug_debug_zval(char *varname) {
zval *zv;
// вот здесь +1 временная ссылка
zv = xdebug_get_zval(varname);
php_printf("%s: (refcount=%d, is_ref=%d)=...",
varname,
Z_REFCOUNT_P(zv) + 2,
Z_ISREF_P(zv));
}
1. Разбор Copy-on-Write
Механизм Copy-on-Write (COW) — фундаментальная оптимизация в PHP, которая минимизирует использование памяти:
// Исходный массив (refcount=1 в реальности, xdebug покажет +1)
$original = [1];
xdebug_debug_zval('original');
// Вывод Xdebug: (refcount=2, is_ref=0)=array (0 => (refcount=0, is_ref=0)=1)
// Реальный refcount = 1
// Присваивание (refcount увеличивается до 2)
$copy = $original;
xdebug_debug_zval('original');
// Вывод: (refcount=3, is_ref=0)=...
// Реальный refcount = 2
xdebug_debug_zval('copy');
// Вывод: (refcount=3, is_ref=0)=...
// Реальный refcount = 2 (общая ссылка)
// Модификация (срабатывает COW). Для $copy создается новый zval.
$copy[0] = 999;
xdebug_debug_zval('original');
// Вывод: (refcount=2, is_ref=0)=array (0 => (refcount=0, is_ref=0)=1)
// Реальный refcount = 1 (после разделения)
xdebug_debug_zval('copy');
// Вывод: (refcount=1, is_ref=0)=array (0 => (refcount=0, is_ref=0)=999)
// Реальный refcount = 0 (новая копия)
Обратите внимание на последний вывод
xdebug_debug_zval('copy');
// Реальный refcount = 0 (новая копия)
Почему refcount = 0? Подробнее читайте в статье.
Ключевые аспекты COW:
- Глубокое копирование происходит только при модификации
- Исключения: Объекты (PHP 5+) всегда передаются по ссылке
- Особенность PHP 8.1: Оптимизация для массивов с одним элементом
2. Руководство по ссылкам
Ссылки в PHP — это не указатели, а особый флаг is_ref в ZVAL:
$a = 10;
xdebug_debug_zval('a');
// a: (refcount=0, is_ref=0)=10
// Устанавливается is_ref=1
$b = &$a;
xdebug_debug_zval('a');
xdebug_debug_zval('b');
// a: (refcount=2, is_ref=1)=10
// b: (refcount=2, is_ref=1)=10
// При is_ref=1 создаётся НОВЫЙ zval
$c = $a;
xdebug_debug_zval('a');
xdebug_debug_zval('b');
xdebug_debug_zval('c');
// a: (refcount=2, is_ref=1)=10
// b: (refcount=2, is_ref=1)=10
// c: (refcount=0, is_ref=0)=10
PHP следует этим правилам при работе с ссылками:
- Если есть хотя бы одна жёсткая ссылка (
is_ref=1):- Все новые присваивания по значению (
=) создают копии - Это предотвращает неожиданные изменения связанных переменных
- Все новые присваивания по значению (
- Скалярные значения (числа, строки):
- При копировании используют оптимизацию interned-хранилища
- Поэтому
$cполучаетrefcount=0
Важные нюансы:
- Цена ссылок: Увеличивают потребление памяти на 30-40%
- Неожиданное поведение: При изменении через ссылку меняются все связанные переменные
- Оптимизация PHP 8: Сокращение накладных расходов на ссылки
3. Детали изменения типов
Пример работы с zval и преобразованием типов
$var1 = "42"; // type=IS_STRING
xdebug_debug_zval('var1');
// var1: (interned, is_ref=0)='42'
$var1 += 0; // Неявное преобразование в IS_LONG
xdebug_debug_zval('var1');
// var1: (refcount=0, is_ref=0)=42
settype($var1, 'float'); // Явное изменение типа
xdebug_debug_zval('var1');
// var1: (refcount=1, is_ref=1)=42
// Особый случай. Пустая строка преобразуется в false
$var2 = "0";
xdebug_debug_zval('var2');
// var2: (interned, is_ref=0)='0'
Разбор примера:
- Изначально
$var1содержит строку (IS_STRING) с флагом interned - При арифметической операции происходит неявное преобразование в целое число (IS_LONG)
settype()выполняет явное преобразование в тип float- Особый случай: строка «0» не считается пустой, но в булевом контексте преобразуется в
false
Внутренние механизмы:
- Хэширование: Для быстрого сравнения смешанных типов
- Кэширование: Сохранение преобразованных значений
- Опасности: Потеря точности при больших числах
4. Оптимизация памяти
Профессиональные техники работы с памятью:
| Метод | Эффект | Пример |
|---|---|---|
| unset() | Немедленное освобождение | unset($largeArray) |
| = null | Отложенное освобождение | $var = null |
| Ссылки | +30% к памяти | $ref = &$original |
5. Практические кейсы
Кейс 1: Оптимизация обработки больших данных
// Проблемный код:
function processData() {
$data = loadHugeDataset(); // 500MB
modifyData($data);
return $data;
}
// Решение:
function processDataOptimized() {
$data = loadHugeDataset();
modifyData($data);
unset($data); // Явное освобождение
return $result;
}
Больше примеров вынес в отдельную статью.
6. Интернирование строк
PHP автоматически оптимизирует хранение одинаковых строк:
$a = 'hello';
$b = 'hello';
debug_zval_dump($a); // string(5) "hello" interned
debug_zval_dump($b); // string(5) "hello" interned
Это означает, что в памяти хранится только одна копия строки, а все переменные ссылаются на один zval.
7. Измерение потребления памяти
<?php
function test1(): void
{
$data = range(1, 100000);
$memBefore = memory_get_usage();
$copy = $data;
$memAfter = memory_get_usage();
showMemory($memBefore, $memAfter);
}
function test2(): void
{
$data = range(1, 100000);
$memBefore = memory_get_usage();
$copy = $data;
$copy[0] = 1;
$memAfter = memory_get_usage();
showMemory($memBefore, $memAfter);
}
function test3(): void
{
$data = range(1, 100000);
$memBefore = memory_get_usage();
$copy = &$data;
$memAfter = memory_get_usage();
showMemory($memBefore, $memAfter);
}
function test4(): void
{
$data = range(1, 100000);
$memBefore = memory_get_usage();
$copy = &$data;
$copy[0] = 1;
$memAfter = memory_get_usage();
showMemory($memBefore, $memAfter);
}
function showMemory($memBefore, $memAfter): void
{
echo "Память до копирования: {$memBefore} байт\n";
echo "Память после копирования: {$memAfter} байт\n";
echo "Разница: " . ($memAfter - $memBefore) . " байт\n";
}
// 1. Присвоение одного массива другому. Без изменения данных.
test1();
// Память не увеличилась.
// Память до копирования: 2514944 байт
// Память после копирования: 2514944 байт
// Разница: 0 байт
// 2. Присвоение одного массива другому. С изменением данных.
test2();
// В результате память увеличилась в двое, т.к. массив был скопирован.
// Память до копирования: 2514976 байт
// Память после копирования: 4628592 байт
// Разница: 2113616 байт
// 3. Присвовение массива по ссылке, без изменения данных
test3();
// Выделяется память только на ссылку.
// Память до копирования: 2514976 байт
// Память после копирования: 2515008 байт
// Разница: 32 байт
// 4. Присвовение массива по ссылке, с изменением данных
test4();
// Выделяется память только на ссылку.
// Память до копирования: 2514976 байт
// Память после копирования: 2515008 байт
// Разница: 32 байт
Добавить комментарий