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PHP内核探索：类的成员变量

2011-06-11 00:00 1976 查看

在上一小节，我们介绍了类的结构和声明过程，从而，我们知道了类的存储结构，接口抽象类等类型的实现方式。在本小节，我们将介绍类的成员变量和成员方法。首先，我们看一下，什么是成员变量，什么是成员方法。

类的成员变量在PHP中本质上是一个变量，只是这些变量都归属于某个类，并且给这些变量是有访问控制的。类的成员变量也称为成员属性，它是现实世界实体属性的抽象，是可以用来描述对象状态的数据。

类的成员方法在PHP中本质上是一个函数，只是这个函数以类的方法存在，它可能是一个类方法也可能是一个实例方法，并且在这些方法上都加上了类的访问控制。类的成员方法是现实世界实体行为的抽象，可以用来实现类的行为。

成员变量

前面介绍过变量，不过那些变量要么是定义在全局范围中，叫做全局变量，要么是定义在某个函数中，叫做局部变量。成员变量是定义在类里面，并和成员方法处于同一层次。如下一个简单的PHP代码示例，定义了一个类，并且这个类有一个成员变量。

class Tipi {
public $var;
}

类的结构在PHP内核中的存储方式我们已经在上一小节介绍过了。现在，我们要讨论类的成员变量的存储方式。假如我们需要直接访问这个变量，整个访问过程是什么？当然，以这个示例来说，访问这个成员变量是通过对象来访问，关于对象的相关知识我们将在后面的小节作详细的介绍。

当我们用VLD扩展查看以上代码生成的中间代码时，我们发现，并没有相关的中间代码输出。这是因为成员变量在编译时已经注册到了类的结构中，那注册的过程是什么? 成员变量注册的位置在哪？

我们从上一小节知道，在编译时类的声明编译会调用zend_do_begin_class_declaration函数。此函数用来初始化类的基本信息，其中包括类的成员变量。其调用顺序为： [zend_do_begin_class_declaration] --> [zend_initialize_class_data] --> [zend_hash_init_ex]

zend_hash_init_ex(&ce->default_properties, 0, NULL, zval_ptr_dtor_func, persistent_hashes, 0);

在声明类的时候初始化了类的成员变量所在的HashTable，之后如果有新的成员变量声明时，在编译时zend_do_declare_property。函数首先检查成员变量不允许的一些情况：

接口中不允许使用成员变量

成员变量不能拥有抽象属性

不能声明成员变量为final

不能重复声明属性

如果在上面的PHP代码中的类定义中，给成员变量前面添加final关键字：

class Tipi {
public final $var;
}

运行程序将报错：Fatal error: Cannot declare property Tipi::$var final, the final modifier is allowed only for methods and classes in .. 这个错误由zend_do_declare_property函数抛出：

if (access_type & ZEND_ACC_FINAL) {
zend_error(E_COMPILE_ERROR, "Cannot declare property %s::$%s final, the final modifier is allowed only for methods and classes",
CG(active_class_entry)->name, var_name->u.constant.value.str.val);
}

在定义检查没有问题之后，函数会进行成员变量的初始化操作。

ALLOC_ZVAL(property);   //  分配内存
if (value) {    //  成员变量有初始化数据
*property = value->u.constant;
} else {
INIT_PZVAL(property);
Z_TYPE_P(property) = IS_NULL;
}

在初始化过程中，程序会先分配内存，如果这个成员变量有初始化的数据，则将数据直接赋值给该属性，否则初始化ZVAL，并将其类型设置为IS_NULL。在初始化过程完成后，程序通过调用 zend_declare_property_ex 函数将此成员变量添加到指定的类结构中。

以上为成员变量的初始化和注册成员变量的过程，常规的成员变量最后都会注册到类的 default_properties 字段。在我们平时的工作中，可能会用不到上面所说的这些过程，但是我们可能会使用get_class_vars()函数来查看类的成员变量。此函数返回由类的默认属性组成的关联数组，这个数组的元素以 varname => value 的形式存在。其实现核心代码如下：

if (zend_lookup_class(class_name, class_name_len, &pce TSRMLS_CC) == FAILURE) {
RETURN_FALSE;
} else {
array_init(return_value);
zend_update_class_constants(*pce TSRMLS_CC);
add_class_vars(*pce, &(*pce)->default_properties, return_value TSRMLS_CC);
add_class_vars(*pce, CE_STATIC_MEMBERS(*pce), return_value TSRMLS_CC);
}

首先调用zend_lookup_class函数查找名为class_name的类，并将赋值给pce变量。这个查找的过程最核心是一个HashTable的查找函数zend_hash_quick_find，它会查找EG(class_table)。判断类是否存在，如果存在则直接返回。如果不存在，则需要判断是否可以自动加载，如果可以自动加载，则会加载类后再返回。如果不能找到类，则返回FALSE。如果找到了类，则初始化返回的数组，更新类的静态成员变量，添加类的成员变量到返回的数组。这里针对类的静态成员变量有一个更新的过程，关于这个过程我们在下面有关于静态成员变量中做相关介绍。

静态成员变量

类的静态成员变量是所有实例共用的，它归属于这个类，因此它也叫做类变量。在PHP的类结构中，类本身的静态变量存放在类结构的 default_static_members 字段中。

与普通成员变量不同，类变量可以直接通过类名调用，这也体现其称作类变量的特别。一个PHP示例：

class Tipi {
public static $var = 10;
}
Tipi::$var;

这是一个简单的类，它仅包括一个公有的静态变量$var。通过VLD扩展查看其生成的中间代码：

function name:  (null)
number of ops:  6
compiled vars:  !0 = $var
line     # *  op                           fetch          ext  return  operands
--------------------------------------------------------------------------------
-
2     0  >   EXT_STMT
1      NOP
6     2      EXT_STMT
3      ZEND_FETCH_CLASS                                 :1      'Tipi'
4      FETCH_R                      static member               'var'
5    > RETURN                                                   1
branch: #  0; line:     2-    6; sop:     0; eop:     5
path #1: 0,
Class Tipi: [no user functions]

这段生成的中间代码仅与Tipi::$var;这段调用对应，它与前面的类定义没有多大关系。根据前面的内容和VLD生成的内容，我们可以知道PHP代码：Tipi::$var;　生成的中间代码包括ZEND_FETCH_CLASS和FETCH_R。这里只是一个静态变量的调用，但是它却生成了两个中间代码，什么原因呢？很直白的解释：我们要调用一个类的静态变量，当然要先找到这个类，然后再获取这个类的变量。从PHP源码来看，这是由于在编译时其调用了zend_do_fetch_static_member函数，而在此函数中又调用了zend_do_fetch_class函数，从而会生成ZEND_FETCH_CLASS中间代码。它所对应的执行函数为 ZEND_FETCH_CLASS_SPEC_CONST_HANDLER。此函数会调用zend_fetch_class函数（Zend/zend_execute_API.c）。而zend_fetch_class函数最终也会调用 zend_lookup_class_ex 函数查找类，这与前面的查找方式一样。

找到了类，接着应该就是查找类的静态成员变量，其最终调用的函数为：zend_std_get_static_property。这里由于第二个参数的类型为 ZEND_FETCH_STATIC_MEMBER。这个函数最后是从 static_members 字段中查找对应的值返回。而在查找前会和前面一样，执行zend_update_class_constants函数，从而更新此类的所有静态成员变量，其程序流程如图所示：

静态变量更新流程图

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