解析php中的foreach問題
php4中引入了foreach結(jié)構(gòu)，這是一種遍歷數(shù)組的簡單方式。相比傳統(tǒng)的for循環(huán)，foreach能夠更加便捷的獲取鍵值對。在php5之 前，foreach僅能用于數(shù)組;php5之后，利用foreach還能遍歷對象。以下是小編為大家搜索整理的解析php中的foreach問題，希望能給大家?guī)韼椭?更多精彩內(nèi)容請及時(shí)關(guān)注我們應(yīng)屆畢業(yè)生考試網(wǎng)!
foreach雖然簡單，不過它可能會出現(xiàn)一些意外的行為，特別是代碼涉及引用的情況下。
下面列舉了幾種case，有助于我們進(jìn)一步認(rèn)清foreach的本質(zhì)。
問題1：
復(fù)制代碼 代碼如下:
$arr = array(1,2,3);
foreach($arr as $k => &$v) {
$v = $v * 2;
}
/pic/p>
foreach($arr as $k => $v) {
echo "$k", " => ", "$v";
}
先從簡單的開始，如果我們嘗試運(yùn)行上述代碼，就會發(fā)現(xiàn)最后輸出為0=>2 1=>4 2=>4 。
為何不是0=>2 1=>4 2=>6 ?
其實(shí)，我們可以認(rèn)為 foreach($arr as $k => $v) 結(jié)構(gòu)隱含了如下操作，分別將數(shù)組當(dāng)前的'鍵'和當(dāng)前的'值'賦給變量$k和$v。具體展開形如：
復(fù)制代碼 代碼如下:
foreach($arr as $k => $v){
/pic/p>
$v = currentVal();
$k = currentKey();
/pic/p>
……
}
根據(jù)上述理論，現(xiàn)在我們重新來分析下第一個foreach：
第1遍循環(huán)，由于$v是一個引用，因此$v = &$arr[0]，$v=$v*2相當(dāng)于$arr[0]*2，因此$arr變成2,2,3
第2遍循環(huán)，$v = &$arr[1]，$arr變成2,4,3
第3遍循環(huán)，$v = &$arr[2]，$arr變成2,4,6
隨后代碼進(jìn)入了第二個foreach：
第1遍循環(huán)，隱含操作$v=$arr[0]被觸發(fā)，由于此時(shí)$v仍然是$arr[2]的引用，即相當(dāng)于$arr[2]=$arr[0]，$arr變成2,4,2
第2遍循環(huán)，$v=$arr[1]，即$arr[2]=$arr[1]，$arr變成2,4,4
第3遍循環(huán)，$v=$arr[2]，即$arr[2]=$arr[2]，$arr變成2,4,4
OK，分析完畢。
如何解決類似問題呢?php手冊上有一段提醒：
Warning : 數(shù)組最后一個元素的 $value 引用在 foreach 循環(huán)之后仍會保留。建議使用unset()來將其銷毀。
復(fù)制代碼 代碼如下:
$arr = array(1,2,3);
foreach($arr as $k => &$v) {
$v = $v * 2;
}
unset($v);
foreach($arr as $k => $v) {
echo "$k", " => ", "$v";
}
/pic/p>
從這個問題中我們可以看出，引用很有可能會伴隨副作用。如果不希望無意識的修改導(dǎo)致數(shù)組內(nèi)容變更，最好及時(shí)unset掉這些引用。
問題2：
復(fù)制代碼 代碼如下:
$arr = array('a','b','c');
foreach($arr as $k => $v) {
echo key($arr), "=>", current($arr);
}
/pic/p>
這個問題更加詭異。按照手冊的說法，key和current分別是取數(shù)組中當(dāng)前元素的的鍵值。
那為何key($arr)一直是1，current($arr)一直是b呢?
先用vld查看編譯之后的opcode:
我們從第3行的ASSIGN指令看起，它代表將array('a','b','c')賦值給$arr。
由 于$arr為CV，array('a','b','c')為TMP，因此ASSIGN指令找到實(shí)際執(zhí)行的函數(shù)為 ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_TMP_HANDLER。這里需要特別指出，CV是PHP5.1之后才增加的一種變量cache，它采用數(shù)組的 形式來保存zval**，被cache住的變量再次使用時(shí)無需去查找active符號表，而是直接去CV數(shù)組中獲取，由于數(shù)組訪問速度遠(yuǎn)超hash表，因 而可以提高效率。
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_TMP_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
zend_op *opline = EX(opline);
zend_free_op free_op2;
zval *value = _get_zval_ptr_tmp(&opline->op2, EX(Ts), &free_op2 TSRMLS_CC);
/pic/p>
zval **variable_ptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_W TSRMLS_CC);
if (IS_CV == IS_VAR && !variable_ptr_ptr) {
……
}
else {
/pic/p>
value = zend_assign_to_variable(variable_ptr_ptr, value, 1 TSRMLS_CC);
if (!RETURN_VALUE_UNUSED(&opline->result)) {
AI_SET_PTR(EX_T(opline->result.u.var).var, value);
PZVAL_LOCK(value);
}
}
ZEND_VM_NEXT_OPCODE();
}
ASSIGN指令完成之后，CV數(shù)組中被加入zval**指針，指針指向?qū)嶋H的array，這表示$arr已經(jīng)被CV緩存了起來。
接下來執(zhí)行數(shù)組的循環(huán)操作，我們來看FE_RESET指令，它對應(yīng)的執(zhí)行函數(shù)為ZEND_FE_RESET_SPEC_CV_HANDLER：
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_FE_RESET_SPEC_CV_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
……
if (……) {
……
} else {
/pic/p>
array_ptr = _get_zval_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_R TSRMLS_CC);
……
}
……
/pic/p>
AI_SET_PTR(EX_T(opline->result.u.var).var, array_ptr);
PZVAL_LOCK(array_ptr);
if (iter) {
……
} else if ((fe_ht = HASH_OF(array_ptr)) != NULL) {
/pic/p>
zend_hash_internal_pointer_reset(fe_ht);
if (ce) {
……
}
is_empty = zend_hash_has_more_elements(fe_ht) != SUCCESS;
/pic/p>
zend_hash_get_pointer(fe_ht, &EX_T(opline->result.u.var).fe.fe_pos);
} else {
……
}
……
}
這里主要將2個重要的指針存入了zend_execute_data->Ts中:
•EX_T(opline->result.u.var).var ---- 指向array的指針
•EX_T(opline->result.u.var).fe.fe_pos ---- 指向array內(nèi)部元素的指針
FE_RESET指令執(zhí)行完畢之后，內(nèi)存中實(shí)際情況如下：
接下來我們繼續(xù)查看FE_FETCH，它對應(yīng)的執(zhí)行函數(shù)為ZEND_FE_FETCH_SPEC_VAR_HANDLER：
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_FE_FETCH_SPEC_VAR_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
zend_op *opline = EX(opline);
/pic/p>
zval *array = EX_T(opline->op1.u.var).var.ptr;
……
switch (zend_iterator_unwrap(array, &iter TSRMLS_CC)) {
default:
case ZEND_ITER_INVALID:
……
case ZEND_ITER_PLAIN_OBJECT: {
……
}
case ZEND_ITER_PLAIN_ARRAY:
fe_ht = HASH_OF(array);
/pic/p>
/pic/p>
/pic/p>
zend_hash_set_pointer(fe_ht, &EX_T(opline->op1.u.var).fe.fe_pos);
/pic/p>
if (zend_hash_get_current_data(fe_ht, (void **) &value)==FAILURE) {
ZEND_VM_JMP(EX(op_array)->opcodes+opline->op2.u.opline_num);
}
if (use_key) {
key_type = zend_hash_get_current_key_ex(fe_ht, &str_key, &str_key_len, &int_key, 1, NULL);
}
/pic/p>
zend_hash_move_forward(fe_ht);
/pic/p>
zend_hash_get_pointer(fe_ht, &EX_T(opline->op1.u.var).fe.fe_pos);
break;
case ZEND_ITER_OBJECT:
……
}
……
}
根據(jù)FE_FETCH的實(shí)現(xiàn)，我們大致上明白了foreach($arr as $k => $v)所做的事情。它會根據(jù)zend_execute_data->Ts的指針去獲取數(shù)組元素，在獲取成功之后，將該指針移動到下一個位置再重新保存。
簡單來說，由于第一遍循環(huán)中FE_FETCH中已經(jīng)將數(shù)組的內(nèi)部指針移動到了第二個元素，所以在foreach內(nèi)部調(diào)用key($arr)和current($arr)時(shí)，實(shí)際上獲取的便是1和'b'。
那為何會輸出3遍1=>b呢?
我們繼續(xù)看第9行和第13行的SEND_REF指令，它表示將$arr參數(shù)壓棧。緊接著一般會使用DO_FCALL指令去調(diào)用key和current函數(shù)。PHP并非被編譯成本地機(jī)器碼，因此php采用這樣的opcode指令去模擬實(shí)際CPU和內(nèi)存的工作方式。
查閱PHP源碼中的SEND_REF：
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_SEND_REF_SPEC_CV_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
……
/pic/p>
varptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_W TSRMLS_CC);
……
/pic/p>
SEPARATE_ZVAL_TO_MAKE_IS_REF(varptr_ptr);
varptr = *varptr_ptr;
Z_ADDREF_P(varptr);
/pic/p>
zend_vm_stack_push(varptr TSRMLS_CC);
ZEND_VM_NEXT_OPCODE();
}
上述代碼中的SEPARATE_ZVAL_TO_MAKE_IS_REF是一個宏：
復(fù)制代碼 代碼如下:
#define SEPARATE_ZVAL_TO_MAKE_IS_REF(ppzv)
if (!PZVAL_IS_REF(*ppzv)) {
SEPARATE_ZVAL(ppzv);
Z_SET_ISREF_PP((ppzv));
}
SEPARATE_ZVAL_TO_MAKE_IS_REF的主要作用為，如果變量不是一個引用，則在內(nèi)存中copy出一份新的。本例中它將array('a','b','c')復(fù)制了一份。因此變量分離之后的內(nèi)存為：
注意，變量分離完成之后，CV數(shù)組中的指針指向了新copy出來的數(shù)據(jù)，而通過zend_execute_data->Ts中的指針則依然可以獲取舊的數(shù)據(jù)。
接下來的循環(huán)就不一一贅述了，結(jié)合上圖來說：
•foreach結(jié)構(gòu)使用的是下方藍(lán)色的array，會依次遍歷a，b，c
•key、current使用的是上方黃色的array，它的內(nèi)部指針永遠(yuǎn)指向b
至此我們明白了為何key和current一直返回array的第二個元素，由于沒有外部代碼作用于copy出來的array，它的內(nèi)部指針便永遠(yuǎn)不會移動。
問題3：
復(fù)制代碼 代碼如下:
$arr = array('a','b','c');
foreach($arr as $k => &$v) {
echo key($arr), '=>', current($arr);
}/pic/p>
本題與問題2僅有一點(diǎn)區(qū)別：本題中的foreach使用了引用。用VLD查看本題，發(fā)現(xiàn)與問題2代碼編譯出來的opcode一樣。因此我們采用問題2的跟蹤方法，逐步查看opcode對應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。
首先foreach會調(diào)用FE_RESET:
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_FE_RESET_SPEC_CV_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
……
if (opline->extended_value & ZEND_FE_RESET_VARIABLE) {
/pic/p>
array_ptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_R TSRMLS_CC);
if (array_ptr_ptr == NULL || array_ptr_ptr == &EG(uninitialized_zval_ptr)) {
……
}
else if (Z_TYPE_PP(array_ptr_ptr) == IS_OBJECT) {
……
}
else {
/pic/p>
if (Z_TYPE_PP(array_ptr_ptr) == IS_ARRAY) {
SEPARATE_ZVAL_IF_NOT_REF(array_ptr_ptr);
if (opline->extended_value & ZEND_FE_FETCH_BYREF) {
/pic/p>
Z_SET_ISREF_PP(array_ptr_ptr);
}
}
array_ptr = *array_ptr_ptr;
Z_ADDREF_P(array_ptr);
}
} else {
……
}
……
}
問題2中已經(jīng)分析了一部分FE_RESET的實(shí)現(xiàn)。這里需要特別注意，本例foreach獲取值采用了引用，因此在執(zhí)行的時(shí)候FE_RESET中會進(jìn)入與上題不同的另一個分支。
最終，F(xiàn)E_RESET會將array的is_ref設(shè)置為true，此時(shí)內(nèi)存中只有一份array的數(shù)據(jù)。
接下來分析SEND_REF：
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_SEND_REF_SPEC_CV_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
……
/pic/p>
varptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_W TSRMLS_CC);
……
/pic/p>
SEPARATE_ZVAL_TO_MAKE_IS_REF(varptr_ptr);
varptr = *varptr_ptr;
Z_ADDREF_P(varptr);
/pic/p>
zend_vm_stack_push(varptr TSRMLS_CC);
ZEND_VM_NEXT_OPCODE();
}
宏SEPARATE_ZVAL_TO_MAKE_IS_REF僅僅分離is_ref=false的變量。由于之前array已經(jīng)被設(shè)置了is_ref=true，因此它不會被拷貝一份副本。換句話說，此時(shí)內(nèi)存中依然只有一份array數(shù)據(jù)。
上圖解釋了前2次循環(huán)為何會輸出1=>b 2=>C。在第3次循環(huán)FE_FETCH的時(shí)候，將指針繼續(xù)向前移動。
復(fù)制代碼 代碼如下:
ZEND_API int zend_hash_move_forward_ex(HashTable *ht, HashPosition *pos)
{
HashPosition *current = pos ? pos : &ht->pInternalPointer;
IS_CONSISTENT(ht);
if (*current) {
*current = (*current)->pListNext;
return SUCCESS;
} else
return FAILURE;
}
由于此時(shí)內(nèi)部指針已經(jīng)指向了數(shù)組的最后一個元素，因此再向前移動會指向NULL。將內(nèi)部指針指向NULL之后，我們再對數(shù)組調(diào)用key和current，則分別會返回NULL和false，表示調(diào)用失敗，此時(shí)是echo不出字符的。
問題4：
復(fù)制代碼 代碼如下:
$arr = array(1, 2, 3);
$tmp = $arr;
foreach($tmp as $k => &$v){
$v *= 2;
}
var_dump($arr, $tmp); /pic/p>
該題與foreach關(guān)系不大，不過既然涉及到了foreach，就一起拿來討論吧:)
代碼里首先創(chuàng)建了數(shù)組$arr，隨后將該數(shù)組賦給了$tmp，在接下來的foreach循環(huán)中，對$v進(jìn)行修改會作用于數(shù)組$tmp上，但是卻并不作用到$arr。
為什么呢?
這是由于在php中，賦值運(yùn)算是將一個變量的值拷貝到另一個變量中，因此修改其中一個，并不會影響到另一個。
題外話：這并不適用于object類型，從PHP5起，對象的便總是默認(rèn)通過引用進(jìn)行賦值，舉例來說：
復(fù)制代碼 代碼如下:
class A{
public $foo = 1;
}
$a1 = $a2 = new A;
$a1->foo=100;
echo $a2->foo; /pic/p>
回到題目中的代碼，現(xiàn)在我們可以確定$tmp=$arr其實(shí)是值拷貝，整個$arr數(shù)組會被再復(fù)制一份給$tmp。理論上講，賦值語句執(zhí)行完畢之后，內(nèi)存中會有2份一樣的數(shù)組。
也許有同學(xué)會疑問，如果數(shù)組很大，豈不是這種操作會很慢?
幸好php有更聰明的處理辦法。實(shí)際上，當(dāng)$tmp=$arr執(zhí)行之后，內(nèi)存中依然只有一份array。查看php源碼中的zend_assign_to_variable實(shí)現(xiàn)(摘自php5.3.26)：
復(fù)制代碼 代碼如下:
static inline zval* zend_assign_to_variable(zval **variable_ptr_ptr, zval *value, int is_tmp_var TSRMLS_DC)
{
zval *variable_ptr = *variable_ptr_ptr;
zval garbage;
……
/pic/p>
if (Z_TYPE_P(variable_ptr) == IS_OBJECT && Z_OBJ_HANDLER_P(variable_ptr, set)) {
……
}
/pic/p>
if (PZVAL_IS_REF(variable_ptr)) {
……
} else {
/pic/p>
if (Z_DELREF_P(variable_ptr)==0) {
……
} else {
GC_ZVAL_CHECK_POSSIBLE_ROOT(*variable_ptr_ptr);
/pic/p>
if (!is_tmp_var) {
if (PZVAL_IS_REF(value) && Z_REFCOUNT_P(value) > 0) {
ALLOC_ZVAL(variable_ptr);
*variable_ptr_ptr = variable_ptr;
*variable_ptr = *value;
Z_SET_REFCOUNT_P(variable_ptr, 1);
zval_copy_ctor(variable_ptr);
} else {
/pic/p>
/pic/p>
/pic/p>
*variable_ptr_ptr = value;
/pic/p>
Z_ADDREF_P(value);
}
} else {
……
}
}
Z_UNSET_ISREF_PP(variable_ptr_ptr);
}
return *variable_ptr_ptr;
}
可見$tmp = $arr的本質(zhì)就是將array的指針進(jìn)行復(fù)制，然后將array的refcount自動加1.用圖表達(dá)出此時(shí)的內(nèi)存，依然只有一份array數(shù)組：
既然只有一份array，那foreach循環(huán)中修改$tmp的時(shí)候，為何$arr沒有跟著改變?
繼續(xù)看PHP源碼中的ZEND_FE_RESET_SPEC_CV_HANDLER函數(shù)，這是一個OPCODE HANDLER，它對應(yīng)的OPCODE為FE_RESET。該函數(shù)負(fù)責(zé)在foreach開始之前，將數(shù)組的內(nèi)部指針指向其第一個元素。
復(fù)制代碼 代碼如下:
static int ZEND_FASTCALL ZEND_FE_RESET_SPEC_CV_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
zend_op *opline = EX(opline);
zval *array_ptr, **array_ptr_ptr;
HashTable *fe_ht;
zend_object_iterator *iter = NULL;
zend_class_entry *ce = NULL;
zend_bool is_empty = 0;
/pic/p>
if (opline->extended_value & ZEND_FE_RESET_VARIABLE) {
array_ptr_ptr = _get_zval_ptr_ptr_cv(&opline->op1, EX(Ts), BP_VAR_R TSRMLS_CC);
if (array_ptr_ptr == NULL || array_ptr_ptr == &EG(uninitialized_zval_ptr)) {
……
}
/pic/p>
else if (Z_TYPE_PP(array_ptr_ptr) == IS_OBJECT) {
……
}
else {
/pic/p>
if (Z_TYPE_PP(array_ptr_ptr) == IS_ARRAY) {
/pic/p>
/pic/p>
/pic/p>
SEPARATE_ZVAL_IF_NOT_REF(array_ptr_ptr);
if (opline->extended_value & ZEND_FE_FETCH_BYREF) {
Z_SET_ISREF_PP(array_ptr_ptr);
}
}
array_ptr = *array_ptr_ptr;
Z_ADDREF_P(array_ptr);
}
} else {
……
}
/pic/p>
……
}
從代碼中可以看出，真正執(zhí)行變量分離并不是在賦值語句執(zhí)行的時(shí)候，而是推遲到了使用變量的時(shí)候，這也是Copy On Write機(jī)制在PHP中的實(shí)現(xiàn)。
FE_RESET之后，內(nèi)存的變化如下：
上 圖解釋了為何foreach并不會對原來的$arr產(chǎn)生影響。至于ref_count以及is_ref的變化情況，感興趣的同學(xué)可以詳細(xì)閱讀 ZEND_FE_RESET_SPEC_CV_HANDLER和ZEND_SWITCH_FREE_SPEC_VAR_HANDLER的具體實(shí)現(xiàn)(均位于 php-src/zend/zend_vm_execute.h中)，本文不做詳細(xì)剖析:)
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