PHP7底层开发原理入门指南：从零开始学习PHP内核的奥秘

1. PHP7底层开发原理入门

PHP7是目前使用最广泛的PHP版本之一，对于PHP语言的底层开发原理，多数开发者都有一些模糊的认知，没有具体的了解。在这篇文章中，我们将从零开始，带您学习PHP内核的设计与实现原理，让您对PHP底层的奥秘有更深入的了解。

2. PHP内核封装方式

在PHP7的开发过程中，PHP内核是以面向对象的封装方式来完成的，将相关的功能代码进行分组，封装在相应的PHP类中。若要获取相应的功能，只需要通过实例化相应的类，调用提供的API即可。

2.1 字符串的封装

PHP中的字符串是由多个字符构成的，我们可以通过类似于以下的方式来创建一个字符串:

$str = 'Hello World';

在PHP内核中，字符串类型的封装主要是通过PHP的zend_string结构体来完成的。zend_string定义如下:

struct _zend_string {
    zend_refcounted_h gc;
    zend_ulong        h;
    size_t            len;
    char              val[1];
};

可以看到，zend_string结构体定义了GC回收机制和具体的字符串值，其中GC回收机制实现了PHP内核对于内存的自动管理，大大减轻了开发者的工作负担。

2.2 数组的封装

PHP中的数组是一种非常常用的数据结构，用来存储多个相同类型的数据。在PHP7内核中，数组是由HashTable实现的。

以下是一个使用PHP数组的例子：

$arr = array('apple', 'banana', 'orange');

在PHP内核中，HashTable是一个键值对的结构，键值可以是任意类型，值也可以是任意类型。具体的HashTable结构体定义如下:

typedef struct _hashtable {
    uint32_t               nTableSize;           /* 表的大小 */
    uint32_t               nTableMask;           /* 用于遍历现有的哈希表，必须是power of 2 */
    uint32_t               nNumOfElements;       /* 当·前哈希表中元素的数量 */
    uint32_t               nNextFreeElement;     /* 未使用的最小索引 */
    Bucket                *pInternalPointer;     /* 指向当前元素的指针 */
    Bucket                 *pListHead;           /* 指向 Bucket 数组的第一个双向链表 */
    Bucket                 *pListTail;           /* 指向 Bucket 数组的最后一个双向链表 */
    Bucket                **arBuckets;           /* 哈希表 */
    dtor_func_t            pDestructor;          /* 销毁函数指针 */
    zend_bool              persistent;           /* 持久性 */
    unsigned char          nApplyCount;          /* 递归计数器 */
    zend_bool              bApplyProtection;     /* 避免哈希表在遍历时被修改 */
    zend_bitset            *pInternalPointerMap;  /* 指向pInternalPointer的映射 */
    unsigned char          nIteratorsCount;      /* 迭代器数量 */
} HashTable;

通过HashTable中的Bucket数组，我们可以获取到每个元素的键和值。这些键值对的插入和删除都是通过HashTable提供的API来实现的。

3. PHP内核的内存管理机制

PHP底层涉及到的内存管理主要有两种方式：

3.1 zend_mm机制

zend_mm机制是PHP内核中，较为常用且成熟的一种内存管理方式，主要目的在于减少内存申请的次数。对于可以重用的内存在zend_mm机制下会被缓存，以供后续使用。

3.2 GC回收机制

在高级编程语言中，内存管理是一项基本且重要的任务。PHP底层实现了自己独特的GC回收机制，减少了开发人员在代码中对于内存的控制，在减轻了人工负担的同时，也增加了代码的可读性。GC回收机制是在PHP底层的Zend Engine2中实现的，从原理上来看，Zend GC的逻辑是基于引用计数来实现的。

4. PHP7内核模块开发

PHP内核在实现模块化开发方面有着很高的自由度，可以通过动态链接库来实现自定义模块的开发。一般来说，PHP模块的开发遵循以下步骤：

4.1 定义模块

模块开发开始的第一步，就是需要在模块中定义模块本身的一些属性。我们可以通过zend_module_entry结构体来定义模块信息，下面是一个例子:

zend_module_entry mytest_module_entry = {
    #if ZEND_MODULE_API_NO >= 20010901
        STANDARD_MODULE_HEADER,
    #endif
        PHP_MYTEST_EXTNAME,
        NULL,            /* Functions */
        NULL,            /* MINIT */
        NULL,            /* MSHUTDOWN */
        NULL,            /* RINIT */
        NULL,            /* RSHUTDOWN */
        NULL,            /* MINFO */
    #if ZEND_MODULE_API_NO >= 20010901
        PHP_MYTEST_VERSION,
    #endif
        STANDARD_MODULE_PROPERTIES
};

4.2 PHP函数的定义

当模块被加载到PHP内核中后，模块暴露的函数也可以被调用。我们通过zend_function_entry来定义一个模块的函数：

const zend_function_entry mytest_functions[] = {
    PHP_FE(mytest_hello, NULL)
    PHP_FE_END
};

4.3 模块编译与安装

模块开发完成后，我们还需要将其编译成so库，然后将其安装到PHP的模块目录下，才能让PHP真正的使用它。PHP中提供了两个主要的工具用来编译模块: phpize和configure。

5. 结论

在本文章中，我们深入的研究了PHP内核底层开发的原理，从zend_string，HashTable的封装，zend_mm机制，GC回收机制，到模块的开发等多个方面都进行了介绍。希望本文能让您有更深入的了解，并且能更好地应用到实际的开发中。