Метка: оптимизация php

Почему после модификации массива refcount становится 0? Разбор работы Copy-on-Write в PHP 8.3

Разбор работы refcount и Copy-on-Write в PHP

Рассмотрим неочевидное поведение подсчёта ссылок при работе с массивами в PHP 8.3.
В предыдущей статье был простой пример

$original = [1];
$copy = $original;
$copy[0] = 999;
xdebug_debug_zval('copy');
// Вывод: (refcount=1, is_ref=0)=array (0 => (refcount=0, is_ref=0)=999)
// Реальный refcount = 0 (новая копия)

Возник вопрос, почему после операции копирования refcount=0. Разберем подробнее в этой статье.

1. Пошаговый разбор примера

Шаг 1: Создание массива

$original = [1];
xdebug_debug_zval('original');
// Вывод: (refcount=2, is_ref=0)=array (0 => (refcount=0, is_ref=0)=1)

Объяснение:

Реальный refcount=1 (переменная $original)
Xdebug добавляет +1 при выводе (поэтому показывает 2)
Элемент массива 1 имеет refcount=0 — это оптимизация для чисел

Шаг 2: Присваивание переменной

$copy = $original;
xdebug_debug_zval('original');
// Вывод: (refcount=3, is_ref=0)=array (...)

Объяснение:

Реальный refcount=2 ($original + $copy)
Xdebug добавляет +1 (поэтому показывает 3)
Обе переменные ссылаются на один zval

Шаг 3: Модификация массива (COW)

$copy[0] = 999;
xdebug_debug_zval('copy');
// Вывод: (refcount=1, is_ref=0)=array (0 => (refcount=0, is_ref=0)=999)

Ключевой момент:

Срабатывает Copy-on-Write — создаётся новая копия массива
Xdebug показывает refcount=1, значит реальный refcount=0
Это означает, что только $copy ссылается на этот zval
Если сделать unset($copy) — массив сразу удалится

2. Почему реальный refcount=0?

В PHP 8.3 действуют следующие правила:

Новый zval после COW начинается с refcount=0
Переменная $copy — единственный владелец этого zval
Xdebug добавляет +1 при выводе (поэтому показывает 1)
Элементы массива всегда refcount=0 — это оптимизация

3. Визуализация в памяти

Операция	Состояние памяти
`$original = [1]`	[ZVAL1: refcount=1, value=[1]]
`$copy = $original`	[ZVAL1: refcount=2, value=[1]]
`$copy[0] = 999`	[ZVAL1: refcount=1, value=[1]] [ZVAL2: refcount=0, value=[999]]

4. Практические выводы

После COW новый массив имеет refcount=0 (Xdebug показывает 1)
Это нормальное поведение оптимизированного PHP 8.3
Элементы массива всегда refcount=0 — не стоит беспокоиться
Для точных измерений используйте memory_get_usage()

Статья актуальна для PHP 8.3. В более ранних версиях поведение refcount может отличаться.

29.06.2025

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