深入了解php底层机制
作为一门动态语言，php是如何实现的，其底层机制如何，具有什么样的特点，本文深入浅出介绍了包括php设计理念、整体结构、核心数据结构和变量在内的相关底层知识，对我们更好的开发php程序，优化性能等有一定的指导意义。
目录
1、概述…
what is php?.
了解它底层实现的目的?.
2、php的设计理念及特点…
3、Php的四层体系…
4、Sapi
5、Php的执行流程&opcode.
6、HashTable — 核心数据结构…
7、Php变量…
概述…
Zval
整数、浮点数类型变量…
字符串变量…
数组变量…
资源类型变量…
Php变量的作用域…
1、概述
what is php?
一种适用于web开发的动态语言。具体点说：就是一个用c语言实现包含大量组件的软件框架。更狭义点看，可以把它认为是一个强大的ui框架。
了解它底层实现的目的?
- 动态语言要像用好首先得了解它
- 内存管理、框架模型值得我们借鉴
- 通过扩展开发实现更多更强大的功能，优化我们程序的性能
2、php的设计理念及特点
- 多进程模型
由于php是多进程模型，不同请求间互不干涉，这样保证了一个请求挂掉不会对全盘服务造成影响，当然，随着时代发展，php也早已支持多线程模型。
- 弱类型语言
和c/c++、java、c#等语言不同，Php是一门弱类型语言：一个变量的类型并不是一开始就确定不变，运行中才会确定并可能发生隐式或显式的类型转换，这种机制的灵活性在web开发中非常方便、高效，具体会在后面php变量中详述。
- 引擎(Zend)+组件(ext)的模式降低内部耦合
- 中间层(sapi)隔绝web server和php
- 语法简单灵活，没有太多规范。（导致风格混杂）
- 再差的程序员也不会写出太离谱危害全局的程序。
3、Php的四层体系
Php的核心架构如下图
从图上可以看出，php从下到上是一个4层体系
- Zend引擎
Zend整体用纯c实现，是php的内核部分，它将php代码翻译（词法、语法解析等一系列编译过程）为可执行opcode的处理并实现相应的处理方法、实现了基本的数据结构（如hashtable、oo）、内存分配及管理、提供了相应的api方法供外部调用，是一切的核心，所有的外围功能均围绕zend实现。
- Extensions
围绕着zend引擎，extensions通过组件式的方式提供各种基础服务，我们常见的各种内置函数（如array系列）、标准库等都是通过extension来实现，用户也可以根据需要实现自己的extension以达到功能扩展、性能优化等目的（如贴吧正在使用的php中间层、富文本解析就是extension的典型应用）。
- Sapi
Sapi全称是Server Application Programming Interface，也就是服务端应用编程接口，sapi通过一系列钩子函数，使得php可以和外围交互数据，这是php非常优雅和成功的一个设计，通过sapi成功的将php本身和上层应用解耦隔离，php可以不再考虑如何针对不同应用进行兼容，而应用本身也可以针对自己的特点实现不同的处理方式。后面将在sapi章节中介绍
- 上层应用
这就是我们平时编写的php程序，通过不同的sapi方式得到各种各样的应用模式，如通过webserver实现web应用、在命令行下以脚本方式运行等等。
如果php是一辆车，那么
- 车的框架就是php本身
- Zend是车的引擎（发动机）
- Ext下面的各种组件就是车的轮子
- Sapi可以看做是公路，车可以跑在不同类型的公路上
而一次php程序的执行就是汽车跑在公路上。
因此，我们需要：性能优异的引擎+合适的车轮+正确的跑道
4、Sapi
如前所述，sapi通过通过一系列的接口，使得外部应用可以和php交换数据并可以根据不同应用特点实现特定的处理方法，我们常见的一些sapi有：
- apache2handler
这是以apache作为webserver，采用mod_php模式运行时候的处理方式，也是现在应用最广泛的一种。
- cgi
这是webserver和php直接的另一种交互方式，也就是大名鼎鼎的fastcgi协议，在最近今年fastcgi+php得到越来越多的应用，也是异步webserver所唯一支持的方式。关于fastcgi和mod_php，可以参见另外一篇文章《php性能调研-mod_php vs fastcgi》
- cli
命令行调用的应用模式
Sapi的定义及主要接口函数如下图
这里介绍一下其中一些主要函数
- startup：php被调用时初始化操作
比如cgi模式，在startup的时候会加载所有的extension并执行模块初始化工作。
- shutdown：php关闭时收尾工作
- activate：请求初始化
- dectivate：请求结束时收尾工作
- ub_write：指定数据输出方式
比如apache2handler方式，由于php作为apache的一个so存在，因此其输出也就是调用apache的ap_write函数，而在cgi模式下，会系统调用write。
- sapi_error：错误处理函数
- read_post：读取post数据
- register_server_variables：往$_SERVER中注册环境变量
这个一般根据不同协议标准注册注册的变量。
5、Php的执行流程&opcode
我们先来看看php代码的执行所经过的流程。
从图上可以看到，php实现了一个典型的动态语言执行过程：拿到一段代码后，经过词法解析、语法解析等阶段后，源程序会被翻译成一个个指令(opcodes)，然后ZEND虚拟机顺次执行这些指令完成操作。Php本身是用c实现的，因此最终调用的也都是c的函数，实际上，我们可以把php看做是一个c开发的软件。
通过上面描述不难看出，php的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也即opcode
u opcode
Opcode是php程序执行的最基本单位。一个opcode由两个参数(op1,op2)、返回值和处理函数组成。Php程序最终被翻译为一组opcode处理函数的顺序执行
常见的几个处理函数
补充：Web开发 , php ,
