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PHP内核探索：常量的实现

脱离C语言和数学讨论底层都是耍流氓
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常量，顾名思义是一个常态的量值。它与值只绑定一次，它的作用在于有肋于增加程序的可读性和可靠性。 在PHP中，常量的名字是一个简单值的标识符，在脚本执行期间该值不能改变。 和变量一样，常量默认为大小写敏感，但是按照我们的习惯常量标识符总是大写的。 常量名和其它任何 PHP 标签遵循同样的命名规则。合法的常量名以字母或下划线开始，后面跟着任何字母，数字或下划线。

  • 在设定以后，常量的值无法更改
  • 常量名不需要开头的美元符号 ($)
  • 作用域不影响对常量的访问
  • 常量值只能是字符串或数字

在这一小节我们一起看下常量与我们常见的变量有啥区别，它在执行期间的不可改变的特性是如何实现的以及常量的定义过程。

首先看下常量与变量的区别，常量是在变量的zval结构的基础上添加了一额外的元素。如下所示为PHP中常量的内部结构。

常量的内部结构

typedef struct _zend_constant {
	zval value; /* zval结构，PHP内部变量的存储结构，在第一小节有说明 */
    int flags;  /* 常量的标记如 CONST_PERSISTENT | CONST_CS */
    char *name; /* 常量名称 */
    uint name_len;  
    int module_number;  /* 模块号 */
} zend_constant;

在Zend/zend_constants.h文件的33行可以看到如上所示的结构定义。 在常量的结构中，除了与变量一样的zval结构，它还包括属于常量的标记，常量名以及常量所在的模块号。

在了解了常量的存储结构后，我们来看PHP常量的定义过程。一个例子。

define('NOWAMAGIC', 'www.nowamagic.net');

这是一个很常规的常量定义过程，它使用了PHP的内置函数define。常量名为NOWAMAGIC，值为一个字符串，存放在zval结构中。 从这个例子出发，我们看下define定义常量的过程实现。

define定义常量

define是PHP的内置函数，在Zend/zend_builtin_functions.c文件中定义了此函数的实现。如下所示为部分源码：

/* {{{ proto bool define(string constant_name, mixed value, boolean case_insensitive=false)
   Define a new constant */
ZEND_FUNCTION(define)
{
        if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "sz|b", &name,
                &name_len, &val, &non_cs) == FAILURE) {
                return;
        }
 
        ... // 类常量定义 此处不做介绍
 
        ... // 值类型判断和处理
 
        c.value = *val;
        zval_copy_ctor(&c.value);
        if (val_free) {
                zval_ptr_dtor(&val_free);
        }
        c.flags = case_sensitive; /* non persistent */
        c.name = zend_strndup(name, name_len);
        c.name_len = name_len+1;
        c.module_number = PHP_USER_CONSTANT;
        if (zend_register_constant(&c TSRMLS_CC) == SUCCESS) {
                RETURN_TRUE;
        } else {
                RETURN_FALSE;
        }
}
/* }}} */

上面的代码已经对对象和类常量做了简化处理， 其实现基本上是一个将传递的参数传递给新建的zend_constant结构，并将这个结构体注册到常量列表中的过程。 关于大小写敏感，函数的第三个参数表示是否大小不敏感，默认为false（大小写敏感）。这个参数最后会赋值给zend_constant结构体的flags字段。其在函数中实现代码如下：

zend_bool non_cs = 0;   //  第三个参数的临时存储变量
int case_sensitive = CONST_CS;  //  是否大小写敏感，默认为1
 
if(non_cs) {    //  输入为真，大小写不敏感
    case_sensitive = 0;
}
 
c.flags = case_sensitive; //     赋值给结构体字段

从上面的define函数的实现来看，PHP对于常量的名称在定义时其实是没有所谓的限制。如下所示代码：

define('^_^', 'smile');
 
if (defined('^_^')) {
    echo 'yes';
}else{
    echo 'no';
}
//$var = ^_^;   //语法错误
$var = constant("^_^");

通过defined函数测试表示，‘^_^’这个常量已经定义好，这样的常量无法直接调用， 只能使用constant语句来使用， 否则在语法解析时会显示错误。 在上面的代码中有用到一个判断常量是否定义的函数，下面我们看看这个函数是如何实现的。

判断常量是否设置

和define一样， defined的实现也在Zend/zend_builtin_functions.c文件， 其实现是一个读取参数变量，调用 zend_get_constant_ex函数获取常量的值来判断常量是否存在的过程。 而zend_get_constant_ex函数不仅包括了常规的常规的常量获取，还包括类常量的获取， 最后是通过zend_get_constant函数获取常量的值。在zend_get_constant函数中，基本上是通过下面的代码来获取常量的值。

zend_hash_find(EG(zend_constants), name, name_len+1, (void **) &c)

除此之外，只是调用这个函数之前和之后对name有一些特殊的处理。

常量的初始化

以上通过define定义的常量的模块编号都是PHP_USER_CONSTANT，这表示是用户定义的常量。 除此之外我们在平时使用较多的，如在显示所有级别错误报告时使用的E_ALL常量就有点不同了。 这里我们以cgi模式为例说明标准常量的定义过程。 整个调用顺序如下所示：

[php_cgi_startup() -> php_module_startup() -> zend_startup() -> zend_register_standard_constants()]

void zend_register_standard_constants(TSRMLS_D)
{
    ... //  若干常量以REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT设置，
    REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("E_ALL", E_ALL, CONST_PERSISTENT | CONST_CS);
    ...
}

REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT宏展开是以zend_register_long_constant实现。 zend_register_long_constant函数将常量中值的类型，值，名称及模块号赋值给新的zend_constant。 并调用zend_register_constant添加到全局的常量列表中。

[php_cgi_startup() -> php_module_startup() -> zend_startup() -> zend_register_standard_constants() -> zend_register_constant]

ZEND_API void zend_register_long_constant(const char *name, uint name_len,
        long lval, int flags, int module_number TSRMLS_DC)
{
    zend_constant c;
 
    c.value.type = IS_LONG;
    c.value.value.lval = lval;
    c.flags = flags;
    c.name = zend_strndup(name, name_len-1);
    c.name_len = name_len;
    c.module_number = module_number;
    zend_register_constant(&c TSRMLS_CC);
}

zend_register_constant函数首先根据常量中的c->flags判断是否区分大小写， 如果不区分，则名字统一为小写，如果包含"\\"，也统一成小写。否则为定义的名字 然后将调用下面的语句将当前常量添加到EG(zend_constants)。 EG(zend_constants)是一个HashTable（这在前面的章节中说明）， 下面的代码是将常量添加到这个HashTable中。

zend_hash_add(EG(zend_constants), name, c->name_len, (void *) c,
        sizeof(zend_constant), NULL)==FAILURE)

在php_module_startup函数中，除了zend_startup函数中有注册标准的常量， 它本身体通过宏REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT等注册了一些常量，如：PHP_VERSION，PHP_OS等。

延伸阅读

此文章所在专题列表如下：

  1. PHP内核探索：从SAPI接口开始
  2. PHP内核探索：一次请求的开始与结束
  3. PHP内核探索：一次请求生命周期
  4. PHP内核探索：单进程SAPI生命周期
  5. PHP内核探索：多进程/线程的SAPI生命周期
  6. PHP内核探索：Zend引擎
  7. PHP内核探索：再次探讨SAPI
  8. PHP内核探索：Apache模块介绍
  9. PHP内核探索：通过mod_php5支持PHP
  10. PHP内核探索：Apache运行与钩子函数
  11. PHP内核探索：嵌入式PHP
  12. PHP内核探索：PHP的FastCGI
  13. PHP内核探索：如何执行PHP脚本
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  24. PHP内核探索：哈希碰撞攻击是什么？
  25. PHP内核探索：常量的实现
  26. PHP内核探索：变量的存储
  27. PHP内核探索：变量的类型
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  37. PHP内核探索：变量赋值与销毁
  38. PHP内核探索：变量作用域
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  43. PHP内核探索：内存管理开篇
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  48. PHP内核探索：PHP5.3的垃圾回收机制
  49. PHP内核探索：内存管理中的cache
  50. PHP内核探索：写时复制COW机制
  51. PHP内核探索：数组与链表
  52. PHP内核探索：使用哈希表API
  53. PHP内核探索：数组操作
  54. PHP内核探索：数组源码分析
  55. PHP内核探索：函数的分类
  56. PHP内核探索：函数的内部结构
  57. PHP内核探索：函数结构转换
  58. PHP内核探索：定义函数的过程
  59. PHP内核探索：函数的参数
  60. PHP内核探索：zend_parse_parameters函数
  61. PHP内核探索：函数返回值
  62. PHP内核探索：形参return value
  63. PHP内核探索：函数调用与执行
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  65. PHP内核探索：匿名函数及闭包
  66. PHP内核探索：面向对象开篇
  67. PHP内核探索：类的结构和实现
  68. PHP内核探索：类的成员变量
  69. PHP内核探索：类的成员方法
  70. PHP内核探索：类的原型zend_class_entry
  71. PHP内核探索：类的定义
  72. PHP内核探索：访问控制
  73. PHP内核探索：继承，多态与抽象类
  74. PHP内核探索：魔术函数与延迟绑定
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  76. PHP内核探索：对象
  77. PHP内核探索：创建对象实例
  78. PHP内核探索：对象属性读写
  79. PHP内核探索：命名空间
  80. PHP内核探索：定义接口
  81. PHP内核探索：继承与实现接口
  82. PHP内核探索：资源resource类型
  83. PHP内核探索：Zend虚拟机
  84. PHP内核探索：虚拟机的词法解析
  85. PHP内核探索：虚拟机的语法分析
  86. PHP内核探索：中间代码opcode的执行
  87. PHP内核探索：代码的加密与解密
  88. PHP内核探索：zend_execute的具体执行过程
  89. PHP内核探索：变量的引用与计数规则
  90. PHP内核探索：新垃圾回收机制说明

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