Метка: php zval

ZVAL: фундаментальная структура данных в PHP. Часть 1 — устройство и оптимизации

Содержание

Что такое ZVAL и зачем он нужен
Подробный разбор структуры ZVAL
Управление памятью и refcount
Эволюция ZVAL: PHP 5 vs PHP 8
Практика: отладка ZVAL
Ключевые оптимизации

1. Что такое ZVAL и зачем он нужен

ZVAL (zend value) — это базовая C-структура в ядре PHP, которая отвечает за:

Хранение значения любой переменной (числа, строки, объекта и т.д.)
Определение типа данных (integer, string, array и др.)
Управление памятью через подсчёт ссылок (refcount)
Оптимизацию работы с переменными (флаги, кэширование)

Где используется: Каждая переменная в PHP, включая элементы массивов и свойства объектов, внутри представлена как ZVAL.

2. Подробный разбор структуры ZVAL

В PHP 8 структура ZVAL значительно оптимизирована по сравнению с PHP 5. Рассмотрим её основные компоненты:

2.1. Основные поля структуры

// Упрощённое определение zval в PHP 8+
typedef struct _zval_struct {
    zend_value        value;    // Само значение (union)
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,         // Тип данных
                zend_uchar    type_flags,   // Флаги типа
                zend_uchar    const_flags,  // Флаги констант
                zend_uchar    reserved      // Зарезервировано
            )
        } v;
        uint32_t type_info;                 // Альтернативное представление
    } u1;
    union {
        uint32_t     var_flags;             // Флаги переменной
        uint32_t     next;                  // Для хэш-таблиц
        uint32_t     cache_slot;            // Кэш
        uint32_t     lineno;                // Номер строки (для AST)
    } u2;
};

2.2. Типы данных (zval.type)

Основные типы, определенные в ядре PHP:

Константа	Тип	Размер
IS_LONG	Целое число	8 байт (64-bit)
IS_DOUBLE	Число с плавающей точкой	8 байт
IS_STRING	Строка	Зависит от длины
IS_ARRAY	Массив	24 байт + элементы
IS_OBJECT	Объект	40 байт + свойства

3. Управление памятью и refcount

Механизм подсчёта ссылок (refcount) — ключевой аспект работы ZVAL:

// Пример 1: Простое присваивание
$a = "Hello";  // zval: value="Hello", type=IS_STRING, refcount=1
$b = $a;       // Теперь refcount=2

// Пример 2: Изменение с refcount > 1
$b = "World";  // Создаётся новый zval для $b (copy-on-write)

4. Эволюция ZVAL: PHP 5 vs PHP 8

Сравнение реализации в разных версиях PHP:

Характеристика	PHP 5	PHP 8
Размер структуры	24 байта	16 байт
Хранение строк	Отдельный указатель	Встроено в union
Подсчёт ссылок	Всегда отдельный	Объединён с типом

5. Практика: отладка ZVAL

Используем xdebug для анализа:

function debug_zval_demo() {
    $var = "Test";
    $ref = &$var;
    xdebug_debug_zval('var');
}
// Выведет: var: (refcount=2, is_ref=1)='Test'

6. Ключевые оптимизации

Copy-on-Write (COW): Копирование только при изменении
Interned strings: Хранение одинаковых строк в одном экземпляре
Immutable массивы: Оптимизация для массивов-констант

В следующей части мы рассмотрим практические примеры работы с ZVAL и разберём тонкости управления памятью.

28.06.2025

Внутреннее устройство PHP: глубокий разбор структуры zval

Zval (Zend value) — фундаментальная структура данных в ядре PHP, ответственная за хранение и обработку всех переменных. В этой статье мы детально разберем её эволюцию и современную реализацию.

Историческая эволюция

Версия PHP	Размер zval	Ключевые изменения
PHP 5.6	24 байта	Универсальный подсчет ссылок, избыточность
PHP 7.0	16 байт	Оптимизация хранения скаляров, новые флаги
PHP 8.2	16 байт	Дополнительные оптимизации JIT

Сравнение производительности

// Тест создания 1 млн zval-ов (в нс)
PHP 5.6: 2400 ns
PHP 8.2: 800 ns (ускорение 3x)

Структура zval в PHP 8

struct _zval_struct {
    zend_value value;    // 8 байт (union)
    union {
        struct {
            zend_uchar type;        // Тип данных
            zend_uchar type_flags;  // Поведенческие флаги
            zend_uchar const_flags; // Константность
            zend_uchar reserved;    // Выравнивание
        } v;
        uint32_t type_info;         // Альтернативное представление
    } u1;                          // 4 байта
    union u2 {                     // 4 байта (служебные данные)
        uint32_t next;
        // ... другие поля
    };
}; // Всего 16 байт

Типы данных и их хранение

Скаляры (int, float, bool) — хранятся напрямую в zend_value
Строки — указатель на zend_string (отдельная структура в heap)
Массивы — указатель на HashTable
Объекты — указатель на zend_object

Ключевые оптимизации

1. Отказ от refcount для скаляров

В PHP 7+ целые числа и булевы значения больше не используют подсчет ссылок, что устраняет накладные расходы на их копирование.

2. Copy-On-Write для сложных структур

$a = [1,2,3]; // Создается HashTable (refcount=1)
$b = $a;      // Только увеличивается refcount
$b[] = 4;     // Реальное копирование при изменении

3. Встроенное кеширование хешей

Строки хранят предвычисленные хеши, что ускоряет операции сравнения и поиска в хеш-таблицах.

Практическое применение

Для разработчиков расширений

// Создание zval в расширении
zval my_zval;
ZVAL_LONG(&my_zval, 42);

// Доступ к значению
if (Z_TYPE(my_zval) == IS_LONG) {
    zend_long value = Z_LVAL(my_zval);
}

Оптимизации для веб-приложений

Используйте строгие типы (strict_types=1)
Избегайте избыточного копирования массивов
Освобождайте память unset() для больших структур

Заключение

Zval в PHP 8 — высокооптимизированная структура
Понимание её устройства помогает писать эффективный код
Оптимизации PHP 7+ дают до 3x прирост производительности

13.05.2025