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 . ‘=>' . $val .”n”;
t_echo expr;
显然，实现foreach的核心就是如下3个函数：
其中，zend_do_foreach_begin (代码太长，直接写伪码) 主要做了：
1. 记录当前的opline行数（为以后跳转而记录）
2. 对数组进行reset（讲内部指针指向第一个元素）
3. 获取临时变量 （$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。
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