为何说PHP引用是个坑,要慎用

前言

去年我参加了很多次会议,其中八次会议里我进行了相关发言,这其中我多次谈到了 PHP 的引用问题,因为很多人对它的理解有所偏差。在深入讨论这个问题之前,我们先回顾一下引用的基本概念,明确什么是“引用传递”。

在 PHP 中引用意味着用不同的名字访问同一个变量内容,不论你用哪个名字对变量做出了运算,其他名字访问的内容也将改变。

让我们通过代码来加深对此的理解。 首先我们写几个简单的语句,把一个变量赋值给另一个变量,并且改变另一个变量:

这个脚本显示 $a 值仍然为 23 ,而 $b 则等于 42 。出现这个情况的原因是我们得到的是一个拷贝(具体发生了什么稍后讲解。。。)现在我们使用引用来做同样的事情:

现在 $a 的值也改变成了 42 。 事实上,$a 和 $b 之间没有任何区别,它们都使用了同一个变量容器(又名: zval )。 将这两者分开的唯一方法是使用 unset() 函数销毁其中任何一个变量。

在 PHP 中,引用不仅能用在普通语句中,还能用于函数参数和返回值:

$a = 23;
echo "\$a before calling foo(): $a\n";
$b = foo($a);
echo "\$a after the call to foo(): $a\n";
$b = 23;
echo "\$a after touching the returned variable: $a\n";
?>

你认为上面的结果是什么呢?—— 没错,就像下面这样:

这里我们初始化了一个变量,并把它作为一个引用参数传给了一个函数。函数改变了它,它有了新值。该函数返回同一个变量,我们更改了返回的变量和它的原始值。。。 等等!它没变,不是吗!? —— 没错,可引用就是这样。 具体发生了如下事情:该函数返回了一个引用,引用了 $a 的变量容器 zval,并且通过 = 赋值操作符为它创建了一个副本。

为了修复这个问题,我们需要添加一个额外的 & 操作符:

结果和我们所期望的一样:

总结一下: PHP 的引用就是同一个变量的别名,想要正确的使用它们可能很难。想要详细了解引用计数,这里有份基础资料,请参阅

PHP 5 发布时最大的变动是『对象处理方式』。一般我们理解为:

在 PHP 4 中,对象被当成变量来对待,所以当对象作为函数传参时,他们是被复制的。但在 PHP 5 中,他们永远是『引用传参』。

以上的理解并不完全正确。其主要目的是遵循『面对对象模式』:对象传参给函数或者方法后,这个函数发送一个指令给对象(例如调用了一个方法)以此来改变对象的状态(例如对象的属性)。因此传参进去的对象必须为同一个。 PHP 4 的面对对象用户使用『引用传参』来解决这个问题,不过很难做到完美。PHP 5 引进了独立于变量容器的『对象存储器』。当一个对象赋值给变量时,变量不再存储整个对象(属性表和其他的『类』信息),而是存储这个对象所在 存储器的引用 —— 当我们复制一个对象变量时,我们复制的是这个『存储器的引用』。这很容易被误解为『引用』,但是『存储器的引用』与『引用』是完全不同的概念。下面的示例代码有助于我们更好地区分:

// 对『对象』进行操作
$a->foo = 42;
var_dump($a->foo); // int(42)
var_dump($b->foo); // int(42)
var_dump($c->foo); // int(42)

// 现在直接改变变量的类型
$a = 42;
var_dump($a); // int(42)
var_dump($b); // object(stdClass)#1719 (1) {
// ["foo"]=>
// int(42)
// }
var_dump($c); // int(42)
?>

以上代码中,修改对象的属性会影响到 复制 的变量 $b 和引用的变量 $c。但是在最后区块的代码中,当我们修改 $a 的类型时,引用的 $c 发生了变化,而复制得到的变量 $b 不会发生改变,这是个大多数有面对对象经验的工程师所期待的。

So,面对对象是唯一使用『引用』的理由,但是现在 PHP 4 已死,你也可以放弃此类用法了。

另一个人们使用『引用』的理由是 —— 这将让代码更快。但是这是错误的,引用并不会使代码执行速度变快,更糟糕的是,很多时候『引用』会让你的代码执行效率更低。

我必须再郑重强调一次:是的,很多时候『引用』会让你的代码执行效率更低。

别的语言的工程师,他们阅读别的语言编码规范,会看到建议在处理大的数据结构或者字串时,使用指针来减小对内存的消耗以提高运行效率。这些工程师误将此概念理解到『引用』上,然而『指针』与『引用』是完全不同的技术模型。PHP 解析器与其他语言不同,在 PHP 中,我们使用『写时复制(copy-on-write)』模型。

在『写时复制』模型里,赋值和函数传参不会触发 复制 动作,你可以理解为多个不同的变量指向同一个『变量容器』,只有当『写』动作发生时,才会触发复制动作。这意味着,即使变量看起来像是『复制』的,本质上却不是。所以当传参一个巨大的变量给某个函数时,并不会对性能造成多大影响。不过此时如果你使用引用传参的话,引用传参会关闭『写时复制』机制,这会导致接下来那些没有使用引用的变量传参会被立刻复制一份。这也不是世界末日,你也可以在所有地方都引用就行了嘛。事实并非如此:PHP 的内部机制依赖于『写时复制』模型,存在很多你无法修改的内部函数传参。 我曾在某处看到过类似下面这样的代码:

$string = "... looooong string with lots of data .....";
foo(string);
?>

显然,上面这段代码的第一个问题是:在循环中调用 strlen() 而不是使用已经计算好的长度。也就是说调用一次 strlen($data) 就可以了的,但是他却调用了很多次。 不同于 C 这类语言, 一般来说,PHP 的字符串都自带了长度,因此也不用进行长度的计算。所以就 strlen() 而言,这还不算太糟糕。 但现在另一个问题是,案例中的这个开发者为了节省时间,传递了一个引用作为参数以显示自己的聪明。 然而,strlen() 期望得到的是一个副本。『写时复制』不能用于引用,因此 $data 将会在 strlen() 调用时被复制,strlen() 将会做一个绝对简单的操作 —— 事实上 strlen() 本来就是 PHP 里最简单的函数之一 —— 紧接着该副本就会被直接销毁。

如果没有使用引用,也就没必要进行复制操作,代码执行也会更快。而且就算 strlen() 支持引用,你也不会因此获得更多好处。

总的来说:

  • 除了 PHP4 的遗留问题,不要在面向对象(OO)中使用引用。
  • 不要使用引用来提升性能。

使用引用来完成事情的第三个问题是:通过参数的引用来返回数据所导致的糟糕的 API 设计。这个问题还是因为那个开发者没有意识到『PHP 就是 PHP 而不是其他语言』所导致的。

在 PHP 中,同一个函数可以返回不同数据类型。—— 因此,你可以在函数执行成功时返回一个字符串,而在失败时返回一个布尔值 false,PHP 也允许返回复杂的结构类型,比如数组和对象。所以在需要返回很多东西的时候,可以将他们打包在一起。另外,异常也是函数返回的一种方式。

使用引用是一件不好的事情,除了引用本身不好,并且还会使性能下降这个事实外,使用引用这种方式会使得代码难以维护。像下面这段代码的函数调用:

你希望 $var 发生改变吗?—— 当然不会。然而,如果 do_something() 传递的参数是引用,它就可能会改变。

这类 API 的另一个问题是:函数不能链式调用,因而你总会遇到必须使用临时变量的场景。链式调用可能会使可读性降低,但是在许多场景下,链式调用使得代码更加简洁。

关于引用的糟糕的设计决定,我个人最喜欢的一个例子是 PHP 自带的 sort() 函数。sort() 使用一个数组作为引用参数,然后通过引用返回一个排好序的数组。 像常规那样通过值返回一个排好序的数组可能还更好些。当然,这么做是由于历史的原因:sort() 比『写时复制』更早出现。『写时复制』产生于 PHP4,而 sort() 则更早,它早在 PHP 还是作为一种在 Web 上做起事来很方便的东西,而不是真正的成为自己的语言的时候就存在了。

总之: 在 PHP 中,引用是不好的。 不要使用引用。 它们只会惹事生非,另外,不要对使用引用来提升引擎抱有希望。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对编程之家的支持。

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