php深入学习之变量的引用计数

php变量的引用计数是什么呢？首先看一下php变量的底层结构：

typedef struct _zval_struct zval;
struct _zval_struct {
    zvalue_value value;     //存放value
    zend_uint refcount__gc;     //引用计数
    zend_uchar type;     //判断类型
    zend_uchar is_ref__gc;     //是否被引用
};

当我们在php程序中声明一个变量，zend引擎会实例化一个zval的结构体，这个结构体有四个成员变量。其中type用于判断这个变量是什么类型的；value用于存放实际的数据，其实value也是一个联合体，具体这里就不细讲了。今天重点讲一下：refcount_gc和is_ref_gc这两个字段的用处。假设有这样一段代码：

$a = 123;
$b = $a;

由于一个简单的int型变量，php都要实例化一个结构体出来，像上面这种情况，其实$a与$b是相等，但如果还要实例化两个zval结构体的话，感觉有点浪费内存的。所以php开发者想出了一个方法—-“引用计数，写时复制”。
就是说，当执行代码 $b =$a;时，并没有再实例化出一个zval结构体，而是把b变量的指针指向a变量的zval，然后把a的zval的refcount__gc值加上一。如图所示：

但当执行如下代码：$b = 345; 就变成了如下情况：

当要修改变量b的值时，zend引擎找到b所对应的zval，这时候发现该zval里面的refcount_gc不为1，然后就复制一个新的zval，并把b的指针指向这个新的zval，并把原来的zval的refcount_gc的值减一。这就是写时复制。
再看如下代码：

$a = 123;
$b = &$a;

这时候的情况是这样的：

可以看到，a、b变量所指的zval的is_ref_gc的值变为1。那么，这之后如果再执行代码

$b = 345;

zend引擎找到b变量对应的zval，发现虽然refcount_gc=2，但是is_ref_gc=1，所以，他就不会复制出一个新的zval，而是直接修改这个zval的值。
如果后续还有这样一条代码：

$c = $a;

这是zend引擎找到a变量对应的zval，发现这里的is_ref_gc=1，但是这里的c并不是引用a，所以就会直接复制出一个zval给c，而不是让c先暂时的指向a的zval。
在php中，可以使用xdebug_debug_zval这个函数来查看一个zval的refcount_gc和is_ref_gc的值。比如有如下代码：

$a = 123;
$b = &$a;
$c = $a;
xdebug_debug_zval('a');
xdebug_debug_zval('b');
xdebug_debug_zval('c');

执行之后会得到如下结构：

a:(refcount=2, is_ref=1),int 123
b:(refcount=2, is_ref=1),int 123
c:(refcount=1, is_ref=0),int 123

现在再说一下数组的refcount_gc和is_ref_gc的值到底是什么样的呢。比如我们有如下代码：

$blakeFez = array(
     'name' => 'blakeFez',
     'age' => 90
);
$new = $blakeFez;
$new['age'] = 91;

我们来分析一下这个过程。首先，我们会初始化一个数组blakeFez，这个数组有两个元素name和age，这时，zend引擎会实例出三个zval。结构如图所示：

然后代买执行

$new = $blakeFez;

这时候结构如下：

当执行

$new['age'] = 91;

时，zend引擎会首先找到$new对应的那个zval，这时发现当前zval的refcount_gc=2，所以就会复制出一份。这时结构如下：

接着，zend引擎再找到$new[‘age’]对应的那个zval，这时候发现当前的zval的refcount_gc=2，所以也复制出一份。所以最终结果就是这个样子：

那现在我们做一个比较有趣的事情。把上面的那段代码改一下：

$blakeFez = array(
     'name' => 'blakeFez',
     'age' => 90
);
$temp = &$blakeFez['age'];//注意这行代码
$new = $blakeFez;
$new['age'] = 91;
echo $blakeFez['age'],"\n";
echo $new['age'],"\n";

这时候的$blakeFez[‘age’]跟$new[‘age’]会是什么样子的呢？
我们来分析一下这个过程。当程序运行

$blakeFez = array(
     'name' => 'blakeFez',
     'age' => 90
);
$temp = &$blakeFez['age'];

这两行代码后，底层的结构是这样的。

之后再执行

$new = $blakeFez;

这时，zend找到blakeFez的zval，发现它的is_ref_gc=0，refcount_gc=1，所以会让$new直接指向改zval，所以底层结构变成如下样子：

接在再执行

$new['age'] = 91;

首先zend引擎找到$new指向的zval，发现该zval的refcount_gc=2，is_ref_gc=0，所以就会复制一个zval。此时底层结构如下：

然后zend再找到$new[‘age’]所指的zval，这时发现该zval的is_ref_gc=1，所以就直接在该zval上修改值，这就导致了$blakeFez[‘age’]和$temp的值都发生了改变。