PHP引用变量详解 （附经典面试真题）

一、PHP 中引用变量的概念

在 PHP 中引用意味着用不同的名字访问同一个变量内容。通过在变量前使用 & 符号进行定义。

二、PHP 的 COW 机制

COW(Copy on Write)是内存优化的常见手段，在 PHP 中也采用了这种方式来优化内存。COW 即“写时复制”，只有当对其中一个或多个变量进行写操作的时候，才会复制一份内存，对其内容进行修改。

示例1：

<?php
  $a=range(0,1000);
  var_dump(memory_get_usage());  //int(204416)

  $b=$a;
  var_dump(memory_get_usage());  //int(204464)

  $a=range(0,1000);
  var_dump(memory_get_usage());  //int(288744)
?>

解析：
1. 对 $a 赋值时，开辟出了一块内存空间；
2. 当 $b=$a 操作时，并没有立即开辟出另一块新的内存空间，而是 $a 与 $b 指向了同一块内存（如图1所示），因而获取此时的内存使用情况几乎与第1步没有差别；

图 1

3. 当对 $a 再进行赋值操作时，即便赋值没有变化，但此时 $a 开辟出了一块新的内存空间（图2），获取内存使用情况与前两步有了明显的差别。

图 2

三、PHP 引用变量的内存空间变化

将示例1中的 $b 改为对 $a 的引用变量，观察其内存空间变化情况。

示例2：

<?php
  $a=range(0,1000);
  var_dump(memory_get_usage());  //int(204416)

  $b=&$a;
  var_dump(memory_get_usage());  //int(204464)

  $a=range(0,1000);
  var_dump(memory_get_usage());  //int(204464)
?>

解析（图3）：
1. 对 $a 赋值时，开辟出了一块内存空间；
2. 当 $b=&$a 操作时，$b 指向了与 $a 同一块的内存空间，获取此时的内存使用情况几乎与第1步没有差别；
3. 当对 $a 再进行赋值操作时，只更改了空间内存储的值，而不会开辟出一块新的内存空间，获取此时的内存使用情况几乎与前两步没有差别。

图 3

四、PHP 引用变量的 zval 变化

通过观察 zval 结构体的变化理解引用变量的底层原理。此处需用到 PHP 调试工具 Xdebug 。

示例3：

<?php
  $a=range(0,3);
  xdebug_debug_zval('a');  //refcount=1,is_ref=0

  $b=$a;
  xdebug_debug_zval('a');  //refcount=2,is_ref=0

  $a=range(0,3);
  xdebug_debug_zval('a');  //refcount=1,is_ref=0
?>

解析（图4）：
1. 对 $a 赋值时，zval 显示有一个变量指向该变量容器（refcount=1），且非引用变量（is_ref=0）；
2. 当 $b=$a 操作时，有两个变量指向该变量容器（refcount=2），且非引用变量（is_ref=0）；
3. 当对 $a 再进行赋值操作时，由于 $a 开辟出了一块新的内存空间，此时又只有一个变量指向 $a 的变量容器（refcount=1），且非引用变量（is_ref=0）。即印证了前面第二部分里提到的 PHP 的 COW 机制。

图 4

示例4：

<?php
  $a=range(0,3);
  xdebug_debug_zval('a');  //refcount=1,is_ref=0

  $b=&$a;
  xdebug_debug_zval('a');  //refcount=2,is_ref=1

  $a=range(0,3);
  xdebug_debug_zval('a');  //refcount=2,is_ref=1
?>

解析（图5）：
1. 对 $a 赋值时，zval 显示有一个变量指向该变量容器（refcount=1），且非引用变量（is_ref=0）；
2. 当 $b=&$a 操作时，有两个变量指向该变量容器（refcount=2），且为引用变量（is_ref=1）；
3. 当对 $a 再进行赋值操作时，由于引用变量不会开辟新的内存空间，此时还是有两个变量指向 $a 的变量容器（refcount=2），且为引用变量（is_ref=1）。即印证了前面第三部分里提到的 PHP 引用变量的内存空间变化情况。

图 5

五、PHP 中引用变量的其它几个注意点

1. unset 只会取消引用，不会销毁空间。

示例5：

<?php
  $a=1;

  $b=&$a;

  unset($b);

  echo $a;  //1
?>

解析（图6）：

图 6

2. 对象本身就是引用传递。

示例6：

<?php
  class Person
  {
    public $name='zhangsan'; 
  }

  $p1=new Person;
  xdebug_debug_zval('p1');  //refcount=1,is_ref=0

  $p2=$p1;
  xdebug_debug_zval('p1');  //refcount=2,is_ref=0

  $p2->name='lisi';
  xdebug_debug_zval('p1');  //refcount=2,is_ref=0,name='lisi'
?>

解析（图7）：
1. 对 $p1 实例化，zval 显示有一个变量指向该变量容器（refcount=1），且非引用变量（is_ref=0）；
2. 当 $p2=$p1 操作时，有两个变量指向该变量容器（refcount=2），且非引用变量（is_ref=0）；
3. 当对 $p2->name 进行修改时，还是有两个变量指向 $p1 的变量容器（refcount=2），且 $p1->name 的值也被修改了，由此可知 $p2 并没有开辟新的内存空间，而依然与 $p1 指向同一个空间。is_ref=0 说明 $p1 不是引用变量，但是却进行了引用传递。

图 7

六、考察 PHP 引用变量的经典面试真题

写出如下程序的输出结果：

<?php
  $data=['a','b','c'];

  foreach($data as $key=>$val){
    $val=&$data[$key];
  }
?>

1. 程序运行时，每一次循环结束后变量 $data 的值时什么？请解释。
2. 程序执行完成后，变量 $data 的值时什么？请解释。

解析（图8）：
1. 第一次循环时，$key=0，$val=’a’ ；之后 $val=&$data[0]，$val 与 $data[0] 指向了同一个空间，此时 $data=[‘a’,’b’,’c’] ；
2. 第二次循环时，$key=1，$val=’b’，由于指向同一空间 $data[0]=’b’ ；之后 $val=&$data[1]，$val 与 $data[1] 指向了同一个空间，此时 $data=[‘b’,’b’,’c’] ；
3. 第三次循环时，$key=2，$val=’c’，由于指向同一空间 $data[1]=’c’ ；之后 $val=&$data[2]，$val 与 $data[2] 指向了同一个空间，此时 $data=[‘b’,’c’,’c’] ；
4. 循环结束，最终 $data=[‘b’,’c’,’c’] 。

图 8