深入解析PHP中foreach语句控制数组循环的用法

php  /  管理员 发布于 7年前   139

foreach是PHP中很常用的一个用作数组循环的控制语句。
因为它的方便和易用，自然也就在后端隐藏着很复杂的具体实现方式(对用户透明)
今天，我们就来一起分析分析，foreach是如何实现数组（对象）的遍历的。
我们知道PHP是一个脚本语言，也就是说，用户编写的PHP代码最终都是会被PHP解释器解释执行，
特别的，对于PHP来说，所有的用户编写的PHP代码，都会被翻译成PHP的虚拟机ZE的虚拟指令（OPCODES）来执行，不论细节的话，就是说，我们所编写的任何PHP脚本，都会最终被翻译成一条条的指令，从而根据指令，由相应的C编写的函数来执行。

那么foreach会被翻译成什么样子呢？

foreach($arr as $key => $val){   echo $key . '=>' . $val . "\n";}

在词法分析阶段，foreach会被识别为一个TOKEN：T_FOREACH，
在语法分析阶段，会被规则：

 unticked_statement: //没有被绑定ticks的语句   //有省略  |  T_FOREACH '(' variable T_AS    { zend_do_foreach_begin(&$1, &$2, &$3, &$4, 1 TSRMLS_CC); }    foreach_variable foreach_optional_arg ')' { zend_do_foreach_cont(&$1, &$2, &$4, &$6, &$7 TSRMLS_CC); }    foreach_statement { zend_do_foreach_end(&$1, &$4 TSRMLS_CC); }  |  T_FOREACH '(' expr_without_variable T_AS    { zend_do_foreach_begin(&$1, &$2, &$3, &$4, 0 TSRMLS_CC); }    variable foreach_optional_arg ')' { zend_check_writable_variable(&$6); zend_do_foreach_cont(&$1, &$2, &$4, &$6, &$7 TSRMLS_CC); }    foreach_statement { zend_do_foreach_end(&$1, &$4 TSRMLS_CC); }   //有省略;

仔细分析这段语法规则，我们可以发现，对于:

foreach($arr as $key => $val){echo $key . ‘=>' . $val .”\n”;}

会被分析为：

   T_FOREACH '(' variable T_AS  { zend_do_foreach_begin('foreach', '(', $arr, 'as', 1 TSRMLS_CC); }  foreach_variable foreach_optional_arg(T_DOUBLE_ARROW foreach_variable)  ')' { zend_do_foreach_cont('foreach', '(', 'as', $key, $val TSRMLS_CC); }  foreach_satement {zend_do_foreach_end('foreach', 'as');}

然后，让我们来看看foreach_statement：
它其实就是一个代码块，体现了我们的 echo $key . ‘=>' . $val .”\n”;
T_ECHO expr;

显然，实现foreach的核心就是如下3个函数：

1. zend_do_foreach_begin
2. zend_do_foreach_cont
3. zend_do_foreach_end

其中，zend_do_foreach_begin (代码太长，直接写伪码) 主要做了：
1. 记录当前的opline行数（为以后跳转而记录）
2. 对数组进行RESET（讲内部指针指向第一个元素）
3. 获取临时变量 （$val）
4. 设置获取变量的OPCODE FE_FETCH，结果存第3步的临时变量
4. 记录获取变量的OPCODES的行数

而对于 zend_do_foreach_cont来说：
1. 根据foreach_variable的u.EA.type来判断是否引用
2. 根据是否引用来调整zend_do_foreach_begin中生成的FE_FETCH方式
3. 根据zend_do_foreach_begin中记录的取变量的OPCODES的行数，来初始化循环(主要处理在循环内部的循环:do_begin_loop)

最后zend_do_foreach_end:
1. 根据zend_do_foreach_begin中记录的行数信息，设置ZEND_JMP OPCODES
2. 根据当前行数，设置循环体下一条opline, 用以跳出循环
3. 结束循环（处理循环内循环:do_end_loop)
4. 清理临时变量

当然， 在zend_do_foreach_cont 和 zend_do_foreach_end之间 会在语法分析阶段被填充foreach_satement的语句代码。

这样，就实现了foreach的OPCODES line。
比如对于我们开头的实例代码，最终生成的OPCODES是：

filename:    /home/huixinchen/foreach.phpfunction name: (null)number of ops: 17compiled vars: !0 = $arr, !1 = $key, !2 = $valline   # op  fetch     ext return operands-------------------------------------------------------------------------------  2   0 SEND_VAL 1     1 SEND_VAL 100     2 DO_FCALL       2     'range'     3 ASSIGN  !0, $0  3   4 FE_RESET         $2   !0, ->14     5 FE_FETCH         $3   $2, ->14     6 ZEND_OP_DATA       ~5     7 ASSIGN  !2, $3     8 ASSIGN  !1, ~5  4   9 CONCAT          ~7   !1, '-'    10 CONCAT          ~8   ~7, !2    11 CONCAT          ~9   ~8, '%0A'    12 ECHO   ~9  5  13 JMP   ->5    14 SWITCH_FREE           $2  7  15 RETURN  1    16* ZEND_HANDLE_EXCEPTION

我们注意到FE_FETCH的op2的操作数是14，也就是JMP后一条opline，也就是说，在获取完最后一个数组元素以后，FE_FETCH失败的情况下，会跳到第14行opline，从而实现了循环的结束。
而15行opline的op1的操作数是指向了FE_FETCH，也就是无条件跳转到第5行opline，从而实现了循环。

附录:

void zend_do_foreach_begin(znode *foreach_token, znode *open_brackets_token, znode *array, znode *as_token, int variable TSRMLS_DC){  zend_op *opline;  zend_bool is_variable;  zend_bool push_container = 0;  zend_op dummy_opline;   if (variable) {     //是否是匿名数组    if (zend_is_function_or_method_call(array)) {        //是否是函数返回值      is_variable = 0;    } else {      is_variable = 1;    }    /* 使用括号记录FE_RESET的opline行数 */    open_brackets_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array));    zend_do_end_variable_parse(BP_VAR_W, 0 TSRMLS_CC); //获取数组/对象和zend_do_begin_variable_parse对应    if (CG(active_op_array)->last > 0 &&      CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-1].opcode == ZEND_FETCH_OBJ_W) {      /* Only lock the container if we are fetching from a real container and not $this */      if (CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-1].op1.op_type == IS_VAR) {        CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-1].extended_value |= ZEND_FETCH_ADD_LOCK;        push_container = 1;      }    }  } else {    is_variable = 0;    open_brackets_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array));  }   foreach_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //记录数组Reset Opline number   opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC); //生成Reset数组Opcode   opline->opcode = ZEND_FE_RESET;  opline->result.op_type = IS_VAR;  opline->result.u.var = get_temporary_variable(CG(active_op_array));  opline->op1 = *array;  SET_UNUSED(opline->op2);  opline->extended_value = is_variable ? ZEND_FE_RESET_VARIABLE : 0;   dummy_opline.result = opline->result;  if (push_container) {    dummy_opline.op1 = CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-2].op1;  } else {    znode tmp;     tmp.op_type = IS_UNUSED;    dummy_opline.op1 = tmp;  }  zend_stack_push(&CG(foreach_copy_stack), (void *) &dummy_opline, sizeof(zend_op));    as_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //记录循环起始点   opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC);  opline->opcode = ZEND_FE_FETCH;  opline->result.op_type = IS_VAR;  opline->result.u.var = get_temporary_variable(CG(active_op_array));  opline->op1 = dummy_opline.result;  //被操作数组  opline->extended_value = 0;  SET_UNUSED(opline->op2);   opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC);  opline->opcode = ZEND_OP_DATA; //当使用key的时候附属操作数,当foreach中不包含key时忽略  SET_UNUSED(opline->op1);  SET_UNUSED(opline->op2);  SET_UNUSED(opline->result);}void zend_do_foreach_cont(znode *foreach_token, const znode *open_brackets_token, const znode *as_token, znode *value, znode *key TSRMLS_DC){  zend_op *opline;  znode dummy, value_node;  zend_bool assign_by_ref=0;   opline = &CG(active_op_array)->opcodes[as_token->u.opline_num]; //获取FE_FETCH Opline  if (key->op_type != IS_UNUSED) {    znode *tmp;//交换key和val     tmp = key;    key = value;    value = tmp;     opline->extended_value |= ZEND_FE_FETCH_WITH_KEY; //表明需要同时获取key和val  }   if ((key->op_type != IS_UNUSED) && (key->u.EA.type & ZEND_PARSED_REFERENCE_VARIABLE)) {     //key不能以引用方式获取    zend_error(E_COMPILE_ERROR, "Key element cannot be a reference");  }   if (value->u.EA.type & ZEND_PARSED_REFERENCE_VARIABLE) {     //以引用方式获取值    assign_by_ref = 1;    if (!(opline-1)->extended_value) {        //根据FE_FETCH的上一条Opline也就是获取数组的扩展值来判断数组是否是匿名数组      zend_error(E_COMPILE_ERROR, "Cannot create references to elements of a temporary array expression");    }     opline->extended_value |= ZEND_FE_FETCH_BYREF; //指明按引用取    CG(active_op_array)->opcodes[foreach_token->u.opline_num].extended_value |= ZEND_FE_RESET_REFERENCE; //重置原数组  } else {    zend_op *foreach_copy;    zend_op *fetch = &CG(active_op_array)->opcodes[foreach_token->u.opline_num];    zend_op *end = &CG(active_op_array)->opcodes[open_brackets_token->u.opline_num];     /* Change "write context" into "read context" */    fetch->extended_value = 0; /* reset ZEND_FE_RESET_VARIABLE */    while (fetch != end) {      --fetch;      if (fetch->opcode == ZEND_FETCH_DIM_W && fetch->op2.op_type == IS_UNUSED) {        zend_error(E_COMPILE_ERROR, "Cannot use [] for reading");      }      fetch->opcode -= 3; /* FETCH_W -> FETCH_R */    }     /* prevent double SWITCH_FREE */    zend_stack_top(&CG(foreach_copy_stack), (void **) &foreach_copy);    foreach_copy->op1.op_type = IS_UNUSED;  }   value_node = opline->result;    if (assign_by_ref) {    zend_do_end_variable_parse(value, BP_VAR_W, 0 TSRMLS_CC); //获取值（引用）    zend_do_assign_ref(NULL, value, &value_node TSRMLS_CC);//指明value node的type是IS_VAR  } else {    zend_do_assign(&dummy, value, &value_node TSRMLS_CC); //获取copy值    zend_do_free(&dummy TSRMLS_CC);  }   if (key->op_type != IS_UNUSED) {    znode key_node;     opline = &CG(active_op_array)->opcodes[as_token->u.opline_num+1];    opline->result.op_type = IS_TMP_VAR;    opline->result.u.EA.type = 0;    opline->result.u.opline_num = get_temporary_variable(CG(active_op_array));    key_node = opline->result;     zend_do_assign(&dummy, key, &key_node TSRMLS_CC);    zend_do_free(&dummy TSRMLS_CC);  }   do_begin_loop(TSRMLS_C);  INC_BPC(CG(active_op_array));}void zend_do_foreach_end(znode *foreach_token, znode *as_token TSRMLS_DC){  zend_op *container_ptr;  zend_op *opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC); //生成JMP opcode   opline->opcode = ZEND_JMP;  opline->op1.u.opline_num = as_token->u.opline_num; //设置JMP到FE_FETCH opline行  SET_UNUSED(opline->op1);  SET_UNUSED(opline->op2);   CG(active_op_array)->opcodes[foreach_token->u.opline_num].op2.u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //设置跳出循环的opline行  CG(active_op_array)->opcodes[as_token->u.opline_num].op2.u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //同上   do_end_loop(as_token->u.opline_num, 1 TSRMLS_CC); //为循环嵌套而设置   zend_stack_top(&CG(foreach_copy_stack), (void **) &container_ptr);  generate_free_foreach_copy(container_ptr TSRMLS_CC);  zend_stack_del_top(&CG(foreach_copy_stack));   DEC_BPC(CG(active_op_array)); //为PHP interactive模式而设置}

同时还要注意的是，foreach在使用中是值还是传引用的问题。
php 中遍历一个array时可以使用for或foreach，foreach的语法为：foreach ($arr as $k => $v)。遍历数组，把index赋给$k，数组的值赋给$v，那么此处的赋值是传值还是传引用呢。先看下面的例子：

$arr = array(  array('id' => 1, 'name' => 'name1'),  array('id' => 2, 'name' => 'name2'),);foreach ($arr as $obj) {  $obj['id'] = $obj['id'];  $obj['name'] = $obj['name'] . '-modify';}print_r($arr); //输出的结果Array(  [0] => Array (    [id] => 1    [name] => name1  )  [1] => Array(    [id] => 2    [name] => name2  ))

观察可以发现在foreach循环中对$arr操作并没有影响到$arr的元素，所以这里的赋值是传值而不是传引用。那如果需要修改$arr中元素的值该怎么办呢？可以在变量前面加一个”&”符号，例如：

foreach ($arr as &$obj) {  $obj['id'] = $obj['id'];  $obj['name'] = $obj['name'] . '-modify';}

再看另外一个例子，array里面存放的是object，

$arr = array(  (object)(array('id' => 1, 'name' => 'name1')),  (object)(array('id' => 2, 'name' => 'name2')),);foreach ($arr as $obj) {  $obj->name = $obj->name . '-modify'; }print_r($arr); //输出的结果Array(  [0] => stdClass Object    (      [id] => 1      [name] => name1-modify    )  [1] => stdClass Object    (      [id] => 2      [name] => name2-modify    ))

此时可以看到原始数组中的object对象已经修改了，所以这里的赋值又是传引用而不是传值

综合上述，得出的结论：如果数组里面存放的是普通类型的元素就是采用传值的方式，存放对象类型元素采用的方式为传地址。

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