深入解析PHP中foreach语句控制数组循环的用法

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？

$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：

仔细分析这段语法规则，我们可以发现，对于:

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

会被分析为：

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：

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:

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<a href="/tag/huoqu/" target="_blank" class="keywords">获取</a>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_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：

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：

PHP;"> 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，

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

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