為何說(shuō)PHP引用是個(gè)坑，要慎用

前言

去年我參加了很多次會(huì)議，其中八次會(huì)議里我進(jìn)行了相關(guān)發(fā)言，這其中我多次談到了 PHP 的引用問(wèn)題，因?yàn)楹芏嗳藢?duì)它的理解有所偏差。在深入討論這個(gè)問(wèn)題之前，我們先回顧一下引用的基本概念，明確什么是“引用傳遞”。

在 PHP 中引用意味著用不同的名字訪問(wèn)同一個(gè)變量?jī)?nèi)容，不論你用哪個(gè)名字對(duì)變量做出了運(yùn)算，其他名字訪問(wèn)的內(nèi)容也將改變。

讓我們通過(guò)代碼來(lái)加深對(duì)此的理解。 首先我們寫幾個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)句，把一個(gè)變量賦值給另一個(gè)變量，并且改變另一個(gè)變量:

?php
$a = 23;
$b = $a;
$b = 42;
var_dump($a); // int(23)
var_dump($b); // int(42)

這個(gè)腳本顯示 $a 值仍然為 23  ，而 $b 則等于 42 。出現(xiàn)這個(gè)情況的原因是我們得到的是一個(gè)拷貝（具體發(fā)生了什么稍后講解。。。）現(xiàn)在我們使用引用來(lái)做同樣的事情:

?php
$a = 23;
$b = $a;
$b = 42;
var_dump($a); // int(42)
var_dump($b); // int(42)
?>

現(xiàn)在 $a 的值也改變成了 42 。 事實(shí)上，$a 和 $b 之間沒有任何區(qū)別，它們都使用了同一個(gè)變量容器（又名： zval ）。 將這兩者分開的唯一方法是使用 unset() 函數(shù)銷毀其中任何一個(gè)變量。

在 PHP 中，引用不僅能用在普通語(yǔ)句中，還能用于函數(shù)參數(shù)和返回值：

?php
function foo($param) {
 $param = 42;
 return $param;
}

$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";
?>

你認(rèn)為上面的結(jié)果是什么呢？—— 沒錯(cuò)，就像下面這樣：

$a before calling foo(): 23
$a after the call to foo(): 42
$a after touching the returned variable: 42

這里我們初始化了一個(gè)變量，并把它作為一個(gè)引用參數(shù)傳給了一個(gè)函數(shù)。函數(shù)改變了它，它有了新值。該函數(shù)返回同一個(gè)變量，我們更改了返回的變量和它的原始值。。。 等等！它沒變，不是嗎?。?—— 沒錯(cuò)，可引用就是這樣。 具體發(fā)生了如下事情：該函數(shù)返回了一個(gè)引用，引用了 $a 的變量容器 zval，并且通過(guò) = 賦值操作符為它創(chuàng)建了一個(gè)副本。

為了修復(fù)這個(gè)問(wèn)題，我們需要添加一個(gè)額外的 操作符：

$b = foo($a);

結(jié)果和我們所期望的一樣：

$a before calling foo(): 23
$a after the call to foo(): 42
$a after touching the returned value: 23

總結(jié)一下： PHP 的引用就是同一個(gè)變量的別名，想要正確的使用它們可能很難。想要詳細(xì)了解引用計(jì)數(shù)，這里有份基礎(chǔ)資料，請(qǐng)參閱 手冊(cè)中的引用計(jì)數(shù)基本知識(shí) 。

PHP 5 發(fā)布時(shí)最大的變動(dòng)是『對(duì)象處理方式』。一般我們理解為：

在 PHP 4 中，對(duì)象被當(dāng)成變量來(lái)對(duì)待，所以當(dāng)對(duì)象作為函數(shù)傳參時(shí)，他們是被復(fù)制的。但在 PHP 5 中，他們永遠(yuǎn)是『引用傳參』。

以上的理解并不完全正確。其主要目的是遵循『面對(duì)對(duì)象模式』：對(duì)象傳參給函數(shù)或者方法后，這個(gè)函數(shù)發(fā)送一個(gè)指令給對(duì)象（例如調(diào)用了一個(gè)方法）以此來(lái)改變對(duì)象的狀態(tài)（例如對(duì)象的屬性）。因此傳參進(jìn)去的對(duì)象必須為同一個(gè)。 PHP 4 的面對(duì)對(duì)象用戶使用『引用傳參』來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)很難做到完美。PHP 5 引進(jìn)了獨(dú)立于變量容器的『對(duì)象存儲(chǔ)器』。當(dāng)一個(gè)對(duì)象賦值給變量時(shí)，變量不再存儲(chǔ)整個(gè)對(duì)象（屬性表和其他的『類』信息），而是存儲(chǔ)這個(gè)對(duì)象所在 存儲(chǔ)器的引用 —— 當(dāng)我們復(fù)制一個(gè)對(duì)象變量時(shí)，我們復(fù)制的是這個(gè)『存儲(chǔ)器的引用』。這很容易被誤解為『引用』，但是『存儲(chǔ)器的引用』與『引用』是完全不同的概念。下面的示例代碼有助于我們更好地區(qū)分：

?php
// 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象和此對(duì)象的引用變量
$a = new stdclass;
$b = $a;
$c = $a;

// 對(duì)『對(duì)象』進(jìn)行操作
$a->foo = 42; 
var_dump($a->foo); // int(42)
var_dump($b->foo); // int(42)
var_dump($c->foo); // int(42)

// 現(xiàn)在直接改變變量的類型
$a = 42;
var_dump($a); // int(42)
var_dump($b); // object(stdClass)#1719 (1) {
    //   ["foo"]=>
    //   int(42)
    // }
var_dump($c); // int(42)
?>

以上代碼中，修改對(duì)象的屬性會(huì)影響到 復(fù)制 的變量 $b 和引用的變量 $c。但是在最后區(qū)塊的代碼中，當(dāng)我們修改 $a 的類型時(shí)，引用的 $c 發(fā)生了變化，而復(fù)制得到的變量 $b 不會(huì)發(fā)生改變，這是個(gè)大多數(shù)有面對(duì)對(duì)象經(jīng)驗(yàn)的工程師所期待的。

So, 面對(duì)對(duì)象是唯一使用『引用』的理由，但是現(xiàn)在 PHP 4 已死，你也可以放棄此類用法了。

另一個(gè)人們使用『引用』的理由是 —— 這將讓代碼更快。但是這是錯(cuò)誤的，引用并不會(huì)使代碼執(zhí)行速度變快，更糟糕的是，很多時(shí)候『引用』會(huì)讓你的代碼執(zhí)行效率更低。

我必須再鄭重強(qiáng)調(diào)一次：是的，很多時(shí)候『引用』會(huì)讓你的代碼執(zhí)行效率更低。

別的語(yǔ)言的工程師，他們閱讀別的語(yǔ)言編碼規(guī)范，會(huì)看到建議在處理大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者字串時(shí)，使用指針來(lái)減小對(duì)內(nèi)存的消耗以提高運(yùn)行效率。這些工程師誤將此概念理解到『引用』上，然而『指針』與『引用』是完全不同的技術(shù)模型。PHP 解析器與其他語(yǔ)言不同，在 PHP 中，我們使用『寫時(shí)復(fù)制（copy-on-write）』模型。

在『寫時(shí)復(fù)制』模型里，賦值和函數(shù)傳參不會(huì)觸發(fā) 復(fù)制 動(dòng)作，你可以理解為多個(gè)不同的變量指向同一個(gè)『變量容器』，只有當(dāng)『寫』動(dòng)作發(fā)生時(shí)，才會(huì)觸發(fā)復(fù)制動(dòng)作。這意味著，即使變量看起來(lái)像是『復(fù)制』的，本質(zhì)上卻不是。所以當(dāng)傳參一個(gè)巨大的變量給某個(gè)函數(shù)時(shí)，并不會(huì)對(duì)性能造成多大影響。不過(guò)此時(shí)如果你使用引用傳參的話，引用傳參會(huì)關(guān)閉『寫時(shí)復(fù)制』機(jī)制，這會(huì)導(dǎo)致接下來(lái)那些沒有使用引用的變量傳參會(huì)被立刻復(fù)制一份。這也不是世界末日，你也可以在所有地方都引用就行了嘛。事實(shí)并非如此：PHP 的內(nèi)部機(jī)制依賴于『寫時(shí)復(fù)制』模型，存在很多你無(wú)法修改的內(nèi)部函數(shù)傳參。
我曾在某處看到過(guò)類似下面這樣的代碼：

?php
function foo($data) {
 for ($i = 0; $i  strlen($data); $i++) {
  do_something($data{$i});
 }
}

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

顯然，上面這段代碼的第一個(gè)問(wèn)題是：在循環(huán)中調(diào)用 strlen() 而不是使用已經(jīng)計(jì)算好的長(zhǎng)度。也就是說(shuō)調(diào)用一次 strlen($data) 就可以了的，但是他卻調(diào)用了很多次。 不同于 C 這類語(yǔ)言， 一般來(lái)說(shuō)，PHP 的字符串都自帶了長(zhǎng)度，因此也不用進(jìn)行長(zhǎng)度的計(jì)算。所以就 strlen() 而言，這還不算太糟糕。 但現(xiàn)在另一個(gè)問(wèn)題是，案例中的這個(gè)開發(fā)者為了節(jié)省時(shí)間，傳遞了一個(gè)引用作為參數(shù)以顯示自己的聰明。 然而，strlen() 期望得到的是一個(gè)副本。『寫時(shí)復(fù)制』不能用于引用，因此 $data 將會(huì)在 strlen() 調(diào)用時(shí)被復(fù)制，strlen() 將會(huì)做一個(gè)絕對(duì)簡(jiǎn)單的操作 —— 事實(shí)上 strlen() 本來(lái)就是 PHP 里最簡(jiǎn)單的函數(shù)之一 —— 緊接著該副本就會(huì)被直接銷毀。

如果沒有使用引用，也就沒必要進(jìn)行復(fù)制操作，代碼執(zhí)行也會(huì)更快。而且就算 strlen() 支持引用，你也不會(huì)因此獲得更多好處。

總的來(lái)說(shuō)：

• 除了 PHP4 的遺留問(wèn)題，不要在面向?qū)ο螅∣O）中使用引用。
• 不要使用引用來(lái)提升性能。

使用引用來(lái)完成事情的第三個(gè)問(wèn)題是：通過(guò)參數(shù)的引用來(lái)返回?cái)?shù)據(jù)所導(dǎo)致的糟糕的 API 設(shè)計(jì)。這個(gè)問(wèn)題還是因?yàn)槟莻€(gè)開發(fā)者沒有意識(shí)到『PHP 就是 PHP 而不是其他語(yǔ)言』所導(dǎo)致的。

在 PHP 中，同一個(gè)函數(shù)可以返回不同數(shù)據(jù)類型?！?因此，你可以在函數(shù)執(zhí)行成功時(shí)返回一個(gè)字符串，而在失敗時(shí)返回一個(gè)布爾值 false，PHP 也允許返回復(fù)雜的結(jié)構(gòu)類型，比如數(shù)組和對(duì)象。所以在需要返回很多東西的時(shí)候，可以將他們打包在一起。另外，異常也是函數(shù)返回的一種方式。

使用引用是一件不好的事情，除了引用本身不好，并且還會(huì)使性能下降這個(gè)事實(shí)外，使用引用這種方式會(huì)使得代碼難以維護(hù)。像下面這段代碼的函數(shù)調(diào)用：

do_something($var);

你希望 $var 發(fā)生改變嗎？—— 當(dāng)然不會(huì)。然而，如果 do_something() 傳遞的參數(shù)是引用，它就可能會(huì)改變。

這類 API 的另一個(gè)問(wèn)題是：函數(shù)不能鏈?zhǔn)秸{(diào)用，因而你總會(huì)遇到必須使用臨時(shí)變量的場(chǎng)景。鏈?zhǔn)秸{(diào)用可能會(huì)使可讀性降低，但是在許多場(chǎng)景下，鏈?zhǔn)秸{(diào)用使得代碼更加簡(jiǎn)潔。

關(guān)于引用的糟糕的設(shè)計(jì)決定，我個(gè)人最喜歡的一個(gè)例子是 PHP 自帶的 sort() 函數(shù)。sort() 使用一個(gè)數(shù)組作為引用參數(shù)，然后通過(guò)引用返回一個(gè)排好序的數(shù)組。 像常規(guī)那樣通過(guò)值返回一個(gè)排好序的數(shù)組可能還更好些。當(dāng)然，這么做是由于歷史的原因：sort() 比『寫時(shí)復(fù)制』更早出現(xiàn)?！簩憰r(shí)復(fù)制』產(chǎn)生于 PHP4，而 sort() 則更早，它早在 PHP 還是作為一種在 Web 上做起事來(lái)很方便的東西，而不是真正的成為自己的語(yǔ)言的時(shí)候就存在了。

總之： 在 PHP 中，引用是不好的。 不要使用引用。 它們只會(huì)惹事生非，另外，不要對(duì)使用引用來(lái)提升引擎抱有希望。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。