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