PHP7内核剖析 学习笔记 第七章 面向对象

面向对象编程，简称OOP，是一种程序设计思想。面向对象把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。面向对象一直是软件开发领域内比较热门的话题，它更符合人类看待事物的一般规律。与Java不同，PHP并非纯面向对象的语言，它同时支持面向过程、面向对象，PHP最初的版本是不支持面向对象的，从PHP5开始全面实现了面向对象。

面向对象的特点：
1.封装：将类中的成员属性和方法结合成一个独立的单位，确保类外的部分不能随意存取类的内部数据。

2.继承：一个类可以继承并拥有另外一个类的成员属性和成员方法。

3.多态：程序能够处理多种类型对象的能力，PHP中可以通过继承和接口两种方式实现多态（多个派生类调用同一基类接口，会有不同效果）。

7.1 类

类是现实世界或思维世界中的实体在计算机中的反映，它将某些具有关联关系的数据以及这些数据上的操作封装在一起，是具有相同属性和服务的一组对象的集合。在面向对象编程中，类是对象的抽象，对象是类的具体实例。

在PHP中类是编译阶段的产物，而对象是运行时产生的，它们归属于不同阶段。一个类可以包含属于自己的常量、变量（称为“属性”）、函数（称为“方法”），PHP中我们这样定义一个类：

class 类名 {// 常量;// 成员属性;// 成员方法;
}

除了在PHP脚本中定义的类，还有一种类是内核、扩展提供的。在内核中，不管是内部类还是用户自定义类，均通过zend_class_entry结构表示，类的常量、成员属性、成员方法均保存在这个结构中，这个结构包含的成员非常多，这里列几个比较重要的：

typedef struct _zend_class_entry zend_class_entry;struct _zend_class_entry {// 类的类型：内部类ZEND_INTERNAL_CLASS(1)、用户自定义类ZEND_USER_CLASS(2)char type;// 类名，PHP类名不区分大小写，统一为小写zend_string *name;// 父类struct _zend_class_entry *parent;int refcount;// 类掩码，如普通类、抽象类、接口，除了这些还有别的含义uint32_t ce_flags;// 普通属性数，包括public、privateint default_properties_count;// 静态属性数int default_static_members_count;// 普通属性值数组zval *default_properties_table;// 静态属性值数组zval *default_static_members_table;zval *static_members_table;// 成员方法符号表HashTable function_table;// 成员属性基本信息哈希表，key为成员名，value为zend_property_infoHashTable properties_info;// 常量符号表HashTable constants_table;// 以下是构造函数、析构函数、魔术方法的指针union _zend_function *constructor;union _zend_function *destructor;union _zend_function *clone;union _zend_function *__get;...// 自定义的钩子函数，通常在定义内部类时使用，可以灵活地进行一些个性化操作，用户自定义类不会用到，可忽略zend_object *(*create_object)(zend_class_entry *class_type);zend_object_iterator *(*get_iterator)(zend_class_entry *ce, zval *object, int by_ref);int (*interface_gets_implemented)(zend_class_entry *iface,zend_class_entry *class_type);union _zend_function *(*get_static_method)(zend_class_entry *ce, zend_string *method);// 序列化调用的接口int (*serialize)(zval *object, unsigned char **buffer, size_t *buf_len,zend_serialize_data *data);int (*unserialize)(zval *object, zend_class_entry *ce, const unsigned char *buf,size_t buf_len, zend_unserialize_data *data);uint32_t num_interfaces; // 实现的接口数uint32_t num_traits;zend_class_entry **interfaces; // 实现的接口// union info: 类所在文件、起始行号、所属模块等信息...
};

PHP脚本中定义的类，在编译阶段将被解析为zend_class_entry结构，例如成员方法会按照函数的编译规则编译为zend_function，然后注册到zend_class_entry->function_table中。类编译完成后，将像函数那样注册到一个全局符号表中：EG(class_table)。使用类时根据类名到符号表EG(class_table)中索引，EG(class_table)保存着全部的类，包括用户自定义类和内部类，如图7-1所示：

7.1.1 常量

PHP中可以把在类中始终保持不变的值定义为常量，在定义和使用常量时不需要使用$符号，常量的值必须是一个定值，比如布尔型、整型、字符串、数组，不能是变量、数学运算的结果（我使用php 8.0.7测试时，常量可以是数学运算的结果，将常量赋值为1+1一切正常）、函数调用，它是只读的，无法进行赋值。类中的常量与PHP中普通的常量（通过define()或const定义的）含义是一样的，只不过类中的常量只属于固定的类，而普通的常量是全局的。

常量通过const关键字定义，常量名通常采用大写，常量通过class_name::CONST_NAME访问，或在类的内部通过self::CONST_NAME访问，例如：

class my_class {// 定义一个常量const CONST_NAME = const_value;public function __construct() {// 在类内部访问常量self::CONST_NAME;}
}
// 在类外访问类的常量
my_class::CONST_NAME;

常量属于类的维度，对于类的所有实例化对象没有任何差异，这一点与成员属性不同。与普通常量相同，类的常量也通过哈希表存储，类的常量保存在zend_class_entry->constants_table中。通常，访问常量时需要根据常量名索引，但有些情况下会在编译阶段将常量直接替换为常量值使用，比如：

// 示例1
echo my_class::A1;class my_class {const A1 = "hi";
}// 示例2
class my_class {const A1 = "hi";
}echo my_class:A1;

以上两例唯一的不同就是常量的使用时机：示例1是在定义前使用的，示例2是在定义后使用的。PHP中无论是变量、常量、函数，都不需要提前声明。

具体debug一下上面两例会发现：示例2编译生成的主要指令只有一个ZEND_ECHO，即直接输出值了，并没有涉及常量的查找，进一步查看发现它的操作数为CONST变量，值为“hi”，即my_class::A1的值；而示例1首先执行的指令是ZEND_FETCH_CONSTANT，查找常量，接着才是ZEND_ECHO。

这两种情况内核会有两种不同的处理方式：示例1会在运行时根据变量名索引zend_class_entry_constants_table，取到常量值后再执行echo；示例2中，由于PHP代码的编译顺序是顺序的，示例2在编译到echo my_class::A1时，首先会尝试检索是否已经编译了my_class，如果能在CG(class_table)中找到，则进一步从类的constants_table中查找对应的常量，找到的话会复制其value替换常量，也就是将常量的检索提前到了编译时，通过这种“预处理”优化了耗时的常量检索过程，避免多次执行时的重复检索，同时也可以利用opcache避免放到运行时重复检索常量（看上去可以更进一步优化，在编译完的pass_two函数里将常量全部替换成值）。

7.1.2 成员属性

类的变量成员叫属性。属性声明由关键字public、protected、private三者之一开头，然后跟一个普通的变量声明来组成。属性中的变量可以初始化，但初始化的值必须是固定不变的值，不能是变量，初始化值在编译阶段就可以得到其值，而不依赖于运行时信息才能求值（看起来类似C++ constexpr），比如public $time = time()，这样定义属性会触发语法错误。

public、protected、private用于限制成员属性、方法的访问权限：public为公有的，可以在任何地方被访问；protected为受保护的，可以被自身及其子类、父类中访问，在类之外无法访问；private为私有的，只能被其定义所在的类访问。按权限大小排序：public>protected>private，类属性必须定义为三者之一，如果用var定义，则被视为公有。

成员属性分为两类：普通属性、静态属性。静态属性通过static声明，通过self::$property或className::$property访问；普通属性通过$this->property或$object->property访问。例如：

class my_class {// 普通属性public $property = "normal property";// 静态属性public static $static_property = "static property";public function __construct() {// 内部访问$this->property; // 普通属性self::$static_property; // 静态属性}
}// 外部访问
$obj = new my_class;
$obj->property; // 普通属性
my_class::$static_property; // 静态属性// 我用PHP 8.0.7 (cli)测试时，静态属性也可以这样访问：
$obj::$static_property;

静态成员属性为各对象共享，与常量类似，而普通成员属性是各对象独享，对象之间对普通成员属性的修改不会相互影响。与常量的存储方式不同，成员属性的初始化值并不直接以属性名作为索引的哈希表存储，而是通过数组保存的，普通属性、静态属性各有一个数组分别存储，即default_properties_table、default_static_members_table。编译后类的成员属性的数组如图7-2所示。

静态属性是共享的，所以运行时各对象操作的就是zend_class_entry->default_static_members_table数组中的值，即静态属性值保存在类中，而不是对象中；但普通成员属性是对象独享的，各对象的普通成员属性的值不会保存在类中，而是存储在对象结构中，即zend_object。类中的default_properties_table数组中的值只是用于初始化对象的，在实例化对象时会拷贝到对象中。

普通成员属性的存储与局部变量的实现类似，它们分布在zend_object上，通过相对zend_object的内存偏移进行访问，各属性的内存偏移值在编译时分配，普通成员属性的存取都是通过这个内存offset完成的。静态属性直接根据数组下标访问。

实际上，default_properties_table、default_static_members_table数组只是用来存储属性值的，并不是保存属性信息的，这里说的属性信息包括属性的访问权限（public、protected、private）、属性名、静态属性值的存储下标、非静态属性的内存offset等，这些信息通过zend_property_info结构存储，该结构通过zend_class_entry->properties_info符号表存储，这是一个哈希表，key就是属性名。

typedef struct _zend_property_info {uint32_t offset; // 普通成员变量的内存偏移值，静态成员变量的数组索引uint32_t flags; // 属性掩码，如public、protected、private及是否为静态属性zend_string *name; // 属性名：并不是原始属性名zend_string *doc_comment;zend_class_entry *ce; // 所属类
} zend_property_info;

关键成员含义：
1.name：属性名，注意这里不是原始属性名，private会在原始属性名前加上类名，protected则会加上*作为前缀。

2.offset：普通成员属性的内存偏移值，与CV变量的操作数相同，普通成员属性分配在zend_object结构上，读取时根据zend_object地址 + offset获取；对于静态成员属性则是default_static_members_table数组索引。

3.flag：属性标识，有两个含义，一是区分是否为静态，静态、非静态属性的结构都存储在这个符号表中；二是属性权限，即public、private、protected。

// flags标识位
#define ZEND_ACC_PUBLIC 0x100
#define ZEND_ACC_PROTECTED 0x200
#define ZEND_ACC_PRIVATE 0x400#define ZEND_ACC_STATIC 0x01

在编译时，成员属性将根据属性类型按照属性定义的先后顺序分配一个对应的offset，用于运行时索引属性的存储位置。读取成员属性分两步：
1.根据属性名从zend_class_entry.properties_info中索引到属性的zend_property_info结构。

2.根据zend_property_info->offset获取具体的属性值，其中静态成员属性通过zend_class_entry.default_static_members_table[offset]获取，普通成员属性则通过((char *)zend_object) + offset获取。

下类作为示例：

class my_class {public $property_1 = "hi,php~";public $property_2 = array();public static $property_3 = 110;
}

上类生成的属性结构如图7-3：

当访问self::$property_3时，首先根据字符串“property_3”检索properties_info，找到该属性的zend_property_info结构，然后以zend_property_info->offset为下标，在default_static_members_table数组中读取对应数据，即default_static_members_table[0]。

7.1.3 成员方法

每个类可以定义若干个属于本类的函数，称之为成员方法。成员方法与普通的函数相比并没有本质上的差别，只不过成员方法封装在类中，是类专有的函数，不能被别的类调用，所以成员方法保存在类中而不是EG(function_table)全局函数符号表中。

与成员属性一样，成员方法也有权限控制，也有静态、非静态之分，其中静态成员方法不需要通过对象调用，可以直接根据类名::静态成员方法调用，或者在类内部通过self::静态成员方法调用，而普通非静态成员方法则只能通过对象发起调用。另外，成员方法除了static静态之分，还有abstract、final两类，分别表示抽象方法、不可被覆盖方法（即不可被重写方法）。

class my_class {static public function static_func() {// ...}public function func() {// ...}
}// 静态方法的调用
my_class::static_func();
// 非静态方法的调用
$obj = new my_class;
$obj->func();

成员方法的存储结构也是zend_function，其中zend_function.common->scope（对用户自定义类而言就是zend_op_array->scope）为该方法所属类，zend_function.common->fn_flags用于标识成员方法的权限、类型（如abstract、final、static），除了这些，fn_flags还有很多其他标识，比如成员方法指定了返回值类型，则fn_flags将包含ZEND_ACC_HAS_RETURN_TYPE标识。

union _zend_function {zend_uchar type; /* MUST be the first element of this struct! */struct {zend_uchar type; /* never used */zend_uchar arg_flags[3]; /* bitset of arg_info.pass_by_reference */uint32_t fn_flags; // 方法标识：finnal/static/abstrct、private/public/protectedzend_string *function_name;zend_class_entry *scope; // 成员方法所属类union _zend_function *prototype;uint32_t num_args;uint32_t required_num_args;zend_arg_info *arg_info;} common;zend_op_array op_array;zend_internal_function internal_function;
};

编译过程与普通函数相同，但成员方法最后被注册到所属类的function_table符号表中，当调用一个成员方法时，将到zend_class_entry.function_table中进行查找。最终编译生成的成员方法符号表如图7-4所示。

7.1.4 类的编译

以下例来看一下类的编译过程：

// 示例：/tmp/user.php
class User {const TYPE = 110;static $name = "uuu";public $uid = 900;public function getName() {return $this->uid;}
}

类定义的语法规则（这段语法规则是使用Bison（或类似的解析器生成器，如Yacc）的语法编写的）：

// 类声明规则
class_declaretion_statement:// 情况1：带有类修饰符（class_modifiers，如abstract、final）的类声明// T_CLASS是关键字class// $<num>$ = CG(zend_lineno)记录了当前行号class_modifiers T_CLASS { $<num>$ = CG(zend_lineno); }// T_STRING是类名// extends_from是继承的父类// implements_list是实现的接口列表// backup_doc_comment用于保存类的文档注释// class_statement_list是类体中的成员列表（属性、方法等）T_STRING extends_from implements_list backup_doc_comment '{' class_statement_list '}'// 动作代码：调用zend_ast_create_decl创建类的AST节点，ZEND_AST_CLASS是节点类型// $1是类修饰符（来自class_modifiers），$<num>3是行号// 剩下的$+数字的参数都是变量，如父类、实现的接口列表等，其中zend_ast_get_str是获取类名字符串// 因此$4应该是类名T_STRING{ $$ = zend_ast_create_decl(ZEND_AST_CLASS, $1, $<num>3, $7, zend_ast_get_str($4),$5, $6, $9, NULL); }// 情况2：无修饰符的类，基本同情况1| T_CLASS { $<num>$ = CG(zend_lineno); }T_STRING extends_from implements_list backup_doc_comment '{' class_statement_list '}'{ $$ = zend_ast_create_decl(ZEND_AST_CLASS, 0, $<num>2, $6, zend_ast_get_str($3),$4, $5, $8, NULL); }
;// 整个类内为list，每个成员属性、成员方法都是一个子节点
class_statement_list:// 递归合并class_statement_list和class_statementclass_statement_list class_statement// 将新成员添加到列表中{ $$ = zend_ast_list_add($1, $2); }|    /* empty，空类体 */// 创建一个空的ZEND_AST_STMT_LIST节点{ $$ = zend_ast_create_list(0, ZEND_AST_STMT_LIST); }
;// 类内语法规则：成员属性、成员方法
class_statement:// 成员属性// variable_modifiers是属性修饰符（如public、static），property_list是属性列表（如$a、$b）variable_modifiers property_list ';'// 动作代码：将修饰符$1赋值给属性列表的attr成员{ $$ = $2; $$->attr = $1; }// 常量// T_CONST是关键字const，class_const_list是常量列表（如NAME = value）| T_CONST class_const_list ';'// 重置文档注释{ $$ = $2; RESET_DOC_COMMENT(); }...// 成员方法// method_modifiers是方法修饰符（如public、final），function是关键字// returns_ref是是否返回引用，identifier是方法名，backup_doc_comment是方法的文档注释| method_modifiers function returns_ref identifier backup_doc_comment // parameter_list是参数列表'(' parameter_list  ')'// return_type是返回类型（如: void），method_body是方法体return_type method_body// 动作代码：调用zend_ast_create_decl创建ZEND_AST_METHOD类型的节点{ $$ = zend_ast_create_decl(ZEND_AST_METHOD, $3 | $1, $2, $5, zend_ast_get_str($4), $7, NULL, $10, $9); }
;  

从语法规则可以看出，类被编译为ZEND_AST_CLASS节点，该节点有3个子节点，分别表示：继承类、实现的接口列表、类的表达式，其中类的表达式是一个list节点，每个常量、成员属性、成员方法对应一个子节点，其节点类型分别为ZEND_AST_CLASS_CONST_DECL、ZEND_AST_PROP_DECL、ZEND_AST_METHOD：
1.ZEND_AST_CLASS_CONST_DECL：类常量声明节点，类型为list，因为可以同时声明多个常量，比如const C1, C2, C3，list中的每个子节点都是一个常量，类型为ZEND_AST_CONST_ELEM，它有两个子节点，分别用于常量名、常量值，具体规则见语法规则文件中的class_const_list配置。

2.ZEND_AST_PROP_DECL：成员属性声明节点，与常量节点相同，这也是一个list节点，其中可以同时声明多个成员属性，子节点类型为ZEND_AST_PROP_ELEM，它有三个子节点，其中前两个子节点分别表示属性名、属性初始化，第三个子节点用于保存注释。需要注意的是，属性的访问权限、是否为静态的信息没有保存在ZEND_AST_PROP_ELEM节点中，而是通过ZEND_AST_PROP_DECL->attr保存。具体规则见语法规则文件的property_list。

3.ZEND_AST_METHOD：成员方法声明节点，与函数的声明节点ZEND_AST_FUNC_DECL类似。每个ZEND_AST_METHOD节点表示一个成员方法，它有4个子节点，其中第一个子节点是参数列表，第二个子节点没有使用，第三个子节点为函数体，第四个子节点为返回值类型。

示例/tmp/user.php最终生成的抽象语法树如图7-5所示：

ZEND_AST_CLASS节点由zend_compile_class_decl()函数完成编译，类的各个子节点的编译过程相对比较独立，依次进行编译即可。编译步骤如下：
1.分配zend_class_entry结构，如果有继承的父类，则编译一条ZEND_FETCH_CLASS指令。

2.编译一条类声明的ZEND_DECLARE_CLASS指令，该指令的作用是将编译后的类注册到EG(class_table)，与函数的ZEND_DECLARE_FUNCTION指令作用相同。同时将类的zend_class_entry注册到CG(class_table)。注意：key并不是类名，而是\0 + 类名 + 文件名 + lex_pos，这个与函数编译时的处理是一样的，此时注册后的类还不能被使用。

3.将CG(active_class_entry)指向当前类的zend_class_entry结构，然后编译常量、成员属性、成员方法，并把编译结果注册到CG(active_class_entry)对应的符号表中。

// ast参数是类声明的AST节点
void zend_compile_class_decl(zend_ast *ast) {zend_ast_decl *decl = (zend_ast_decl *)ast;zend_ast *extends_ast = decl->child[0]; // 父类zend_ast *implements_ast = decl->child[1]; // 实现的接口节点zend_ast *stmt_ast = decl->child[2]; // 类中声明的常量、属性、方法zend_string *name, *lcname;// 1) 分配zend_class_entryzend_class_entry *ce = zend_arena_alloc(&CG(arena), sizeof(zend_class_entry));zend_op *opline;...lcname = zend_new_interned_string(lcname);ce->type = ZEND_USER_CLASS; // 类型为用户自定义类ce->name = name; // 类名// 初始化类结构zend_initialize_class_data(ce, 1);...if (extends_ast) {...// 有继承的父类则首先生成一条ZEND_FETCH_CLASS的opcodezend_compile_class_ref(&extends_node, extends_ast, 0);}// 2）生成类声明指令// 获取下一条opcodeopline = get_next_op(CG(active_op_array));zend_make_var_result(&declare_node, opline);...// 操作数2为类名opline->op2_type = IS_CONST;// 将类名的小写形式存入op2LITERAL_STR(opline->op2, lcname);// 如果是匿名类if (decl->flags & ZEND_ACC_ANON_CLASS) {...} else {zend_string *key;// 如果有父类if (extends_ast) {// 生成ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS指令opline->opcode = ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS;opline->extended_value = extends_node.u.op.var;} else {// 无继承类则生成ZEND_DECLARE_CLASS指令opline->opcode = ZEND_DECLARE_CLASS;}// 生成类的临时注册key：\0 + 类名 + 文件名 + lex_poskey = zend_build_runtime_definition_key(lcname, decl->lex_pos);opline->op1_type = IS_CONST;// 将这个临时key保存到操作数1中LITERAL_STR(opline->op1, key);// 以临时key为key，将zend_class_entry注册到类符号表CG(class_table)zend_hash_update_ptr(CG(class_table), key, ce);}// 3）编译类的常量、成员属性、成员方法// 设置当前编译的类上下文CG(active_class_entry) = ce;// 递归编译类体内的成员zend_compile_stmt(stmt_ast);...CG(active_class_entry) = original_ce;
}

生成的ZEND_DECLARE_CLASS指令有两个操作数：操作数1记录的是将类注册到CG(class_table)中的那个特殊key（以上代码中的key变量）；操作数2记录的是小写的类名。两个操作数的类型都是CONST，如图7-6：

接下来我们分别看下常量、成员属性、成员方法的编译过程。

1.类常量的编译

常量的节点类型为ZEND_AST_CLASS_CONST_DECL，该节点为list节点，如果一个同时声明（一个const声明多个常量的情况，例如const a, b;）了多个常量，则会有多个子节点。如果通过多个const声明了常量，则会有多个ZEND_AST_CLASS_CONST_DECL节点。编译过程如下：

// ast是类常量声明的语法树节点
void zend_compile_class_const_decl(zend_ast *ast) {// 将语法树节点类型转换为list节点zend_ast_list *list = zend_ast_get_list(ast);// 获取当前编译的类zend_class_entry *ce = CG(active_class_entry);uint32_t i;// 依次编译每个子节点：const C1, C2, C3 = 100;for (i = 0; i < list->children; ++i) {// 单个常量的ast节点zend_ast *const_ast = list->child[i];// 常量名节点zend_ast *name_ast = const_ast->child[0];// 常量值节点zend_ast *value_ast = const_ast->child[1];// 从ast节点中取出常量名字符串zend_string *name = zend_ast_get_str(name_ast);zval value_zv;// 从ast节点中取出常量值zend_const_expr_to_zval(&value_zv, value_ast);name = zend_new_interned_string_safe(name);// 将常量注册到zend_class_entry->constants_table哈希表中if (zend_hash_add(&ce->constants_table, name, &value_zv) == NULL) {...}...}
}

2.成员属性的编译

属性节点类型为ZEND_AST_PROP_DECL，该节点也是list节点，表示同时声明多个属性的情况（如public $a, $b;），子节点类型为ZEND_AST_PROP_ELEM。ZEND_AST_PROP_DECL节点的attr保存着要声明的属性的访问权限，即public、protected、private。编译过程如下：

void zend_compile_prop_decl(zend_ast *ast) {zend_ast_list *list = zend_ast_get_list(ast);// 属性修饰符：static、public、private、protecteduint32_t flags = list->attr;zend_class_entry *ce = CG(active_class_entry);uint32_t i, children = list->children;for (i = 0; i < children; ++i) {// 子节点类型为ZEND_AST_PROP_ELEMzend_ast *prop_ast = list->child[i];// 属性名节点zend_ast *name_ast = prop_ast->child[0];// 属性值节点zend_ast *value_ast = prop_ast->child[1];// 注释zend_ast *doc_comment_ast = prop_ast->child[2];}...// 检查属性是否重复、赋予属性初始值或默认值
}

接下来会创建属性的zend_property_info结构，并将其注册到zend_class_entry->proterties_info符号表中。然后将属性值保存到属性默认值数组中，这一步会分配属性的offset，静态属性的offset为数组下标0、1、2···依次分配，每编译一个静态属性，就将default_static_members_count的值加1，从而记录静态属性的数量；非静态属性的offset为相对zend_object结构的内存偏移，每编译一个非静态属性，就将default_properties_count的值加1，从而记录非静态属性的数量，分配时也是根据这个值进行编号的，然后将编号乘以sizeof(zval)得到内存偏移值。

3.成员方法的编译

成员方法和函数的编译过程都是由zend_compile_func_decl函数完成的，该函数在zend_compile_stmt函数中被调用。

但编译成员方法时（通过传入zend_compile_func_decl函数的zend_ast抽象语法树节点中的值来判断是否是方法），会调用zend_begin_method_decl，而非zend_begin_func_decl。zend_begin_method_decl函数会将成员方法的zend_op_array注册到zend_class_entry->function_table，另外，如果成员方法是魔术方法，则会将zend_class_entry结构中对应的魔术方法指向该成员方法。

完成以上类常量、成员属性、成员方法的编译后，最后会将类注册到EG(class_table)，注册过程与函数的注册过程完全相同，即在zend_compile_top_stmt函数中，如果函数的抽象语法树节点参数的类型是函数或类编译，则进入相同的处理步骤，该步骤中会调用zend_do_early_binding。

类开始编译时曾生成一条ZEND_DECLARE_CLASS指令，它的作用就是注册类，但该指令不是在运行时执行的，而是在zend_do_early_binding函数中执行，该指令会调用do_bind_class注册类，注册完后会将前面临时注册的类的key从EG(class_table)中删除。

do_bind_class函数首先会根据ZEND_DECLARE_CLASS指令的操作数1获取临时key，然后根据该key从CG(class_table)中得到zend_class_entry，然后再以操作数2记录的实际类名为key，将该zend_class_entry注册到CG(class_table)中。之后会将ZEND_DECLARE_CLASS置为空指令，同时删除它的两个CONST操作数。

7.1.5 内部类

内部类是由内核或扩展直接注册的类，它不需要经历编译的过程。内部类的结构也是zend_class_entry，其注册位置和用户自定义类相同（都是EG(class_table)）。内部类更简单灵活，可进行一些个性化处理，如定义一个创建对象的钩子函数，在对象实例化时调用它。

定义内部类时的操作（如定义常量、定义方法、注册类到符号表等）与用户自定义类的实现相同，只是定义内部类时直接调用相关API完成这些操作。

7.1.6 类的自动加载

PHP中，我们通常会把类定义在一个文件中，使用时通过include加载进来，有时这导致长长的include列表；有时文件名修改了，我们要把每个引用的地方都改一遍。而PHP通过类自动加载功能，在使用未被定义的类时，自动将类加载进来。

PHP通过__autoload()、spl_autoload_register()实现自动加载。

类自动加载实际就是内核提供的一个钩子函数，实例化类时如果EG(class_table)中没找到对应的类，则调用该钩子函数，调用完重新查找一次，该钩子函数通过EG(autoload_func)指定。

1.__autoload()

这种方式只需用户提供一个__autoload()函数，参数是类名，在函数中include类名对应的文件。

__autoload()是默认的类加载器，我们也可以自定义类加载器，然后将EG(autoload_func)指向自定义的即可。没有自定义的类加载器时，会将PHP用户代码中定义的__autoload()作为类加载器。类的查找通过zend_loopup_class_ex()完成，其中会先查找EG(class_table)，如果找到了就返回类，否则就查看是否定义了__autoload()，如果定义了就调用它，之后再次在EG(class_table)中查找类。

2.spl_autoload_register()

spl_autoload_register()允许定义多个加载器，而__autoload()只能定义一个。实现上，spl（Standard PHP Library，标准PHP库）创建了一个队列保存用户注册的所有加载器，然后定义了一个函数到EG(autoload_func)，当找不到类时，内核回调spl_autoload_call，该函数会依次调用用户注册的加载器，每调用一个就到EG(class_table)中重新检查类是否被注册了，直到注册成功为止。

spl_autoload_register函数的参数：

bool spl_autoload_register(callable $autoload_function, bool $throw = true, bool $prepend = false);

参数autoload_function是函数或成员方法；参数throw用于设置注册失败时是否抛异常；参数prepend为true时会将函数添加到队列之首，而非队列之尾。

SPL的实现位于ext/spl目录下。

7.2 对象

对象是类的实例，创建时使用new关键字。PHP内部，对象的结构为zend_object：


成员含义：
1.handle：一次request期间的对象唯一编号，与创建顺序有关，垃圾回收时会用到。

2.ce：对象所属的类。

3.handlers：对象操作的处理函数，如成员属性读写、成员方法获取、对象销毁和克隆等。这些操作有默认的函数，也可通过扩展的自定义处理函数覆盖：



zend_object中的const zend_object_handlers *handlers成员的const修饰的是handlers指向的对象，因此可以将其指向自定义的handlers，如obj->handlers = xxx，但不能修改handlers中的const值，如obj->handlers->write_property = xxx。如果想自定义某个handler，通常复制一份std_object_handlers，然后修改该副本，最后整体替换handlers。

4.properties：创建对象之初此值为NULL，主要用于定义动态属性。

5.properties_table：非静态成员属性数组，用于存储其属性值。非静态成员通过其offset分配在该数组对应位置上，读写非静态成员属性就是操作此数组。该数组的长度上图中是1，它是一个变长数组。它的长度为1而非0的原因为，类中定义了魔术方法__get、__set、__unset、__isset时，会多分配一个元素，用于防止魔术方法循环调用。

7.2.1 对象的创建

语法：

// 规则名：new_expr
new_expr:// T_NEW对应new关键字// class_name_reference是一个规则，表示类名的引用，可以是类名字符串或变量（如$className）// ctor_arguments是一个规则，表示构造函数的参数列表T_NEW class_name_reference ctor_arguments// $$表示当前规则的结果// zend_ast_create是PHP内部函数，用于创建AST节点// ZEND_AST_NEW是要创建的AST节点类型// $2是子规则2（即class_name_reference）对应的AST// $3是子规则3（即ctor_arguments）对应的AST{ $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_NEW, $2, $3) }// |表示或，即另一种可能的语法结构// anonymous_class是一个规则，表示匿名类的完整定义（类体、继承等）|  T_NEW anonymous_class{ $$ = $2 }
;

以上语法规则中的匿名类的一个例子为：

// 匿名类对象
$obj = new class($arg) extends ParentClass 
{private $prop;public function method() {}
};

创建对象的语句在语法解析阶段被编译为ZEND_AST_NEW节点，之后该节点被zend_compile_new()编译为ZEND_NEW指令，执行时该指令将创建并初始化对象，步骤如下。

1.查找类

现根据类名从EG(class_table)中查找该类，即zend_fetch_class_by_name()操作，如果没有找到会触发类的自动加载机制，如果找到了会返回类的zend_class_entry结构。另外，如果类名是CONST类型（而非$className变量），则会用到运行时缓存机制，避免下次调用重复查找。

2.创建、初始化对象

ZEND_NEW指令通过object_init_ex函数完成。

该过程分两步：第一步分配zend_object内存，分配时会根据非静态属性的数量zend_class_entry->default_properties_count，将非静态属性的内存一起分配；第二步是初始化非静态成员属性，将非静态成员属性的默认值拷贝至zend_object->properties_table。object_init_ex函数中会调用_object_and_properties_init()完成这两步。

_object_and_properties_init()中，如果没有自定义的对象创建handler时的操作：
（1）创建对象

会调用zend_objects_new()分配zend_object，分配时会调用zend_object_properties_size()获取非静态属性占用的内存大小，该大小通过非静态属性的个数乘sizeof(zval)来确定，如果定义了魔术方法，那么会多分配一个zval的空间，然后还会设置对象处理handlers为默认的handlers（即std_object_handlers）。

（2）初始化非静态成员属性

非静态成员属性的默认值保存在类的default_properties_table数组中，初始化时根据属性的offset将各属性的value复制到对应位置。这里不是深拷贝，两者指向的value还是同一份，之后如果修改属性值，会触发写时复制，从而重新复制一份。但在ZTS（Zend Thread Safety，Zend线程安全）下，数组、普通字符串会发生深拷贝。

_object_and_properties_init()中，如果自定义了对象创建handler（通过覆盖类的zend_class_entry.create_object接口成员），则需要自己创建对象并初始化非静态成员属性，此时可以自己设置对象处理handlers。

3.调用构造方法

如果类定义了构造方法，则在对象创建完后会调用它。

7.2.2 非静态成员属性的读写

非静态成员属性的读写处理handler分别为zend_object->handlers中的read_property、write_property，默认的处理函数为zend_std_read_proerty、zend_std_write_property。

1.读取

首先根据属性名查找zend_class_entry->properties_info，找到属性的zend_property_info结构，并检查是否有该属性的操作权限，然后根据zend_property_info->offset从zend_object->properties_table数组中获取对应属性。

如果没有找到属性，会检查类是否定义了__get魔术方法，如果定义了则调用魔术方法进行处理。

如果类定义了__get()，在实例化对象分配properties_table时会多分配一个zval，类型为HashTable，称其为guard，每次调用__get($var)时会把$var存入其中，目的是防止循环引用。

例如，在__get($var)中又访问了$var，会再次调用__get($var)，从而无限递归下去。所以在调用__get前会先判断要访问的属性是否已在guard哈希表中了，如果存在则不再调用__get，如果不存在则将其插入哈希表guard。

其他魔术方法也会用到guard，哈希表的值类型为zend_long，不同魔术方法占用不同bit位。这个HashTable只有在zend_class_entry->ce_flags包含ZEND_ACC_USE_GUARDS标识时才会分配，编译类时，如果发现定义了__get、__set、__unset、__isset时会给ce_flags打上此标识。

2.修改

类似读取，首先查找属性，然后再修改。如果属性没有找到且定义了__set魔术方法，则会调用它。

7.2.3 对象的复制

PHP普通对象的复制可直接通过赋值完成，如：

$a = array();
$b = $a;

但将对象赋值给另一个变量时，不会发生深拷贝，如果修改其中一个对象，另一个也随之改变。

第4章介绍写时复制机制时，说过zval的type_flag，只有有IS_TYPE_COPYABLE标识的类型的变量在变量赋值时才进行深拷贝，而object类型没有这个标识。

PHP通过clone关键字实现对象的复制：

$copy_of_object = clone $object;

clone时会复制对象的所有属性（不会深拷贝），这样各自的修改就不会互相影响。如果类中定义了__clone魔术方法，则clone时会调用此函数。clone通过zend_object->clone_obj（默认是zend_objects_clone_obj()）进行处理。

7.2.4 对象的比较

使用比较运算符==比较两个对象变量时，如果两个对象的属性和属性值都相等，且两个对象是同一个类的实例，那么这两个对象变量相等。如果使用全等运算符===，这两个对象变量一定要指向某个类的同一个实例才为true。

对象间的比较运算符通过zend_std_compare_objects()处理，全等运算符通过zend_is_identical()处理。

7.2.5 对象的销毁

销毁对象由zend_objects_store_del()完成，其中主要操作有：清理成员属性、从EG(objects_store).object_buckets中删除、释放zend_object内存。

垃圾回收时因循环引用导致无法正常回收的垃圾类型，一种类型是数组，另一种是对象。减少refcount时如果发现object的引用计数大于0，则将加入垃圾回收器。

7.3 继承

继承是面向对象的三个特性之一，它允许子类继承父类所有公有或受保护的特征和行为。

PHP通过extends关键词继承一个父类，一个类只允许继承一个父类，但可以多级继承：

class parent {}class child extends parent {}

如果有继承的父类，则该子类的zend_class_entry->parent指向父类的结构。编译含继承的类时，在注册前需先找到父类，因此父类要在子类前注册。含继承的类编译生成的类声明指令是ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS，不含继承的类编译生成的类声明指令是ZEND_DECLARE_CLASS。同时，含继承的类的声明指令前会生成一条ZEND_FETCH_CLASS指令。

接下来编译类常量、成员属性、成员方法的过程同普通类。之后zend_do_early_binding()的类注册环节不同，普通类直接注册到EG(class_table)，而含继承的类需要先注册父类，即子类注册时parent指针不能为空。ZEND_FETCH_CLASS指令就是用来获取父类的。

如果父类先注册，即子类在zend_do_early_binding()时能找到父类，那么执行ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS指令时就会调用do_bind_inherited_class继承父类的数据，然后将子类的parent指针指向父类，然后将子类注册到EG(class_table)从而成功编译，子类成功编译后，ZEND_FETCH_CLASS、ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS指令会被置为空指令。此过程ZEND_FETCH_CLASS指令没有起到什么作用。

如果子类先注册，即子类在zend_do_early_bind()时找不到父类，那么ZEND_FETCH_CLASS、ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS指令会保留到运行时执行。

在运行时，由于父类在编译时已经完成注册，所以此时ZEND_FETCH_CLASS能找到父类。成功fetch父类后，继续执行ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS继承父类，这个过程仍然是do_bind_inherited_class函数完成的。

几种不同情况的指令执行顺序：



上图中只有情况2可以正常执行。上图中实际执行顺序与代码顺序不同的原因是，父类定义在编译期完成了，所以在实际执行顺序中相当于第一个执行。情况1报错的原因是，A类由于编译期没找到父类B而没有完成定义，从而没有被放入EG(class_table)。情况3报错的原因是，编译期由于没找到父类，所以A、B类全部未完成定义，从而在运行时定义A类时因找不到B类报错。

do_bind_inherited_class函数与注册非继承类的do_bind_class函数相比，只多了调用zend_do_inheritance这一步，这一步处理的就是父子类继承的逻辑，其中会合并常量、属性、方法。

7.3.1 常量的继承

父类与子类的常量名相同时，用子类的常量，否则将父类的常量合并到子类。

7.3.2 成员属性的继承

步骤如下：
1.合并非静态成员属性

首先申请一个父类+子类非静态属性大小的数组，然后先将父类的非静态属性复制到新数组，后面紧接着将子类的非静态属性数组复制过去，子类的default_properties_table指向合并后的新数组，default_properties_count更新为新数组大小，最后释放子类旧的非静态属性数组。

2.合并静态成员属性

与非静态属性相同，最后更新子类default_static_members_table到新的静态属性数组。

3.更新子类属性offset

每个子类属性的property_info->offset需加上前面父类属性的总大小。静态属性的offet为数组下标，非静态属性的offset为内存偏移值。

4.合并属性信息哈希表

索引属性时，用的是properties_info哈希表，因此需要将父类和子类的属性索引表合并，此过程决定了父类哪些属性可被子类继承和覆盖。

合并的策略在do_inherit_property()中，父类的私有属性无法被子类继承，如子类覆盖了父类中的属性，则只能放大属性的权限而不能缩小，如父类中的public属性，子类中不能覆盖为protected、private的。关于子类覆盖父类的属性：
（1）如果子类中缩小某属性权限会出现的问题：如果一个函数参数是父类类型，且其中用到了父类类型的该属性，如果传入的是父类对象，则可以正常执行，如果传入的实参是子类对象，那么由于此属性不可访问，会报错，这破坏了父类的原有契约，因此不能缩小属性权限。

（2）对于父类的private属性，它属于父类的实现细节，子类完全不可见，因此子类中可以自由定义同名属性，它与父类中的同名属性同存于两个作用域：

class base
{private $a = 1;
}class derived extends base
{protected $a = 2;
}$obj = new derived;
var_dump($obj);

执行它：

而覆盖子类中的非private属性时，实际子类中只有一个同名属性：

class base
{protected $a = 1;
}class derived extends base
{public $a = 2;
}$obj = new derived;
var_dump($obj);

执行它：

7.3.3 成员方法的继承

子类可以继承父类公有、受保护的方法。成员方法的继承的实现也是将父类的function_table合并到子类的function_table中：先扩大子类的function_table，以容纳父子类的全部方法，然后遍历父类的function_table，如果可继承，则将该方法插入子类的function_table。

7.4 动态属性

php中可通过以下方式动态创建一个没有明确定义过的成员属性：

class my_class 
{public $id = 123;
}$obj = new my_class;
$obj->prop_1 = array(1, 2, 3);
print_r($obj);

执行后输出：

动态创建的属性保存在zend_object->properties哈希表中，查找一个属性时会先按普通属性在zend_class_entry->properties_info中查找，找不到时再去zend_object->properties中继续找。

在修改成员属性时，会先按普通属性查找，如果找到了，就根据其offset取出属性值后再修改。如果没找到，说明是动态属性，就将其插入zend_object->properties哈希表。首次创建动态属性时，会通过rebuild_object_properties()初始化zend_object->properties，初始化时会将普通属性也加入properties哈希表中，因为Zend中很多地方需要获取全部属性，如对象转数组、垃圾回收等，此时直接获取properties数组即可，否则还需要合并动态属性和普通属性，对象处理的handlers中，get_properties()用来获取全部属性。初始化zend_object->properties时，加入其中的普通属性并不是增加原zend_value的refcount，而是创建了一个IS_INDIRECT类型的zval，指向原zval：

成员属性的读取通过zend_object->handlers->read_property（默认是zend_std_read_property()）函数完成，动态属性的查找与修改成员属性（通过write_property函数）时的过程相同。

7.5 魔术方法

魔术方法是PHP提供的一些特殊操作时的钩子函数，与普通方法相同，它也保存在zend_class_entry->function_table中。

编译方法时，如果发现魔术方法，除了会将其加入zend_class_entry->function_table，还会设置zend_class_entry中对应的指针：

如一个类中定义了__construct()、__get()，则其zend_class_entry结构如图7-12所示：

__sleep()、__wakeup()在zend_class_entry中没有单独的指针指向，它们主要是序列化serialize()、反序列化unserialize()时调用的。

调用serialize时，最终会调用到php_var_serialize_intern函数，这个函数会根据不同类型选择不同序列化方式，如果类型是对象，会先检查zend_class_entry.function_table中是否有__sleep()，如果有则调用它进行序列化。