编程 PHP

深入解析PHP中foreach语句控制数组循环的用法

Posted in PHP onNovember 30, 2015

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：

zend_do_foreach_begin
zend_do_foreach_cont
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.php
function name: (null)
number of ops: 17
compiled vars: !0 = $arr, !1 = $key, !2 = $val
line   # 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。

深入解析PHP中foreach语句控制数组循环的用法

- Author -

Laruence

声明：登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述。

PHP 相关文章推荐

网友原创的PHP模板类代码

Sep 07 PHP

php自定义函数之递归删除文件及目录

Aug 08 PHP

php SQL Injection with MySQL

Feb 27 PHP

PHP高自定义性安全验证码代码

Nov 27 PHP

php实现快速排序法函数代码

Aug 27 PHP

php中使用$_REQUEST需要注意的一个问题

May 02 PHP

PHP的一个完美GIF等比缩放类,附带去除缩放黑背景

Apr 01 PHP

跟我学Laravel之快速入门

Oct 15 PHP

php数组操作之键名比较与差集、交集赋值的方法

Nov 10 PHP

PHP基于socket实现的简单客户端和服务端通讯功能示例

Jul 10 PHP

PHP iconv()函数字符编码转换的问题讲解

Mar 22 PHP

php远程请求CURL实例教程（爬虫、保存登录状态）

Dec 10 PHP

简单了解PHP编程中数组的指针的使用

Nov 30 #PHP

PHP 微信支付类 demo

Nov 30 #PHP

PHP CURL或file_get_contents获取网页标题的代码及两者效率的稳定性问题

Nov 30 #PHP

php curl抓取网页的介绍和推广及使用CURL抓取淘宝页面集成方法

Nov 30 #PHP

PHP curl模拟登录带验证码的网站

Nov 30 #PHP

PHP可变函数学习小结

Nov 29 #PHP

PHP可变变量学习小结

Nov 29 #PHP