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PHP的类自动加载机制

在PHP5之前，各个PHP框架如果要实现类的自动加载，一般都是按照某种约定自己实现一个遍历目录，自动加载所有符合约定规则的文件的类或函数。当然，PHP5之前对面向对象的支持并不是太好，类的使用也没有现在频繁。在PHP5后，当加载PHP类时，如果类所在文件没有被包含进来，或者类名出错，Zend引擎会自动调用__autoload 函数。此函数需要用户自己实现__autoload函数。在PHP5.1.2版本后，可以使用spl_autoload_register函数自定义自动加载处理函数。当没有调用此函数，默认情况下会使用SPL自定义的spl_autoload函数。看下面两个例子：

1、 __autoload示例：

function __autoload($class_name) {
   echo '__autload class:', $class_name, '<br />';
}

new Demo();

以上的代码在最后会输出：__autload class:Demo。
并在此之后报错显示： Fatal error: Class ‘Demo’ not found

2、spl_autoload_register示例：

function classLoader($class_name) {
    echo 'SPL load class:', $class_name, '<br />';
}

spl_autoload_register('classLoader');

new Demo();

以上的代码在最后会输出：SPL load class:Demo。
并在此之后报错显示： Fatal error: Class ‘Demo’ not found

以上的两个示例表明：当类不存在时（即需要的类不在类符号表），Zend引擎会将再调用一次用户定义的函数，如__autoload或spl_autoload_register注册的函数。如果这两个方法同时存在，那么程序会调用哪一个呢？还是说两个都调用？看下面一个示例，你觉得会输出什么呢？

function __autoload($class_name) {
    echo '__autload class:', $class_name, '<br />';
}

function classLoader($class_name) {
    echo 'SPL load class:', $class_name, '<br />';
}

spl_autoload_register('classLoader');

new Demo();

首先我们看__autload函数。从其命名格式来看，这是一个魔术方法。虽然__autoload和__set、__tostring等类的魔法方法的常量定义在源码级别是一起的，可是它并不是专属于某个类的魔法方法。它是所有的类共用的自动加载魔术方法。它将作为一个全局函数存在。那么Zend引擎是如何在类没有找到时调用这个方法的呢？

不管是使用new关键字创建类的实例，还是使用implement实现接口，或者继承某个类，所有的这些操作都有可能调用__autoload函数。这几个操作在源码层都有一个共同点，它们在执行的时候都需要获取类的信息（接口在本质上也是一个类）。它们在最终都会调用 zend_fetch_class (Zend/zend_execute_API.c)函数，这个函数本身没有多少内容，关键是它调用了zend_lookup_class_ex(Zend/zend_execute_API.c)函数，这个函数就是类的自动加载的真相所在。

在zend_lookup_class_ex函数中，我们看到程序会首先查询类符号表，如果存在类直接返回。如果不存在，就会执行我们所说的自动加载了。这里针对__autoload函数和spl相关的函数都做了处理，并且以第一参数和第二参数传递给Zend引擎的函数调用函数zend_call_function。

在zend_call_function函数中，它会判断第二参数是否存在函数，如果存在函数则只会调用第二个参数传递的函数（这里指SPL注册的函数）。如果第二个函数没有值，则执行第一个参数传递过来的函数（这里指用户定义的__autoload函数）。到这里，我想前面提到的两个方法同时存在的情况应该就有答案了。

关于耦合

在做程序设计时我们经常会听到“高内聚，低耦合”，这是我们追求的目标。其中内聚是指一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，高内聚是指一个模块或一个类内部各个元素之间关系紧密，争取用最少的元素和方法实现相应的功能；耦合是指模块之间互相关联程度的度量，而低耦合是指一个程序中各个模块之间的联系少和相互依赖程度低，一个模块只需要具体实现一个功能。总的来说，我们所追求的设计是这样的，每个模块职责单一，一个模块只完成一个相对独立的特定子功能，并且和其他模块之间的关系简单（嗯，保持简单), 在不同的应用场景下复用这些模块，从而组成新的系统或大的模块。

在编写代码的过程中，我们应该尽量实现程序的内聚性。内聚性差的程序通常会让人产生这里什么都有，一片杂乱的景象，特别是那种将类作为若干不同功能函数集的设计。和内聚性差一样，也会让人产生不好情绪还有高耦合。耦合就是一些代码或一些模块对另一些代码或模块的依赖。而依赖破坏了当初的分块，严重的模块间耦合会让当初的模块化的设想付之一炬。虽然这种耦合产生的依赖不是很好，但是我们并不能消除耦合。因为正是这种耦合，各种程序模块才能产生互操作。所以我们只能在允许的范围内尽量减少不必要的耦合。

我们可以将耦合分为以下三类：

可以接受的耦合
不建议使用的耦合
真的不建议使用的耦合

直接看这三个分类真没啥意义，关键是这些分类中所包含的耦合实例。

可以接受的耦合

可用的耦合是指这种耦合会经常存在，而且有时也必须存在，其害处不大。如数据耦合和标记耦合。何为 数据耦合，看这样一个例子：

function main() {
    output_name('name');
}

function output_name($name) {
    echo $name;
}
main();

这种以函数间传递参数的方式产生的函数是不可避免的，这对程序没有太大的影响。

标记耦合 是指将一个大的数据结构或类传递给另一个模块或类，而该模块只需要这个数据结构的一小部分，或只需要这个类的一个属性值。以传递为类为例:

class Foo {
    private $_name;

    public function __construct() {
        $this->_name = __CLASS__;
    }

    public function getName() {
        return $this->_name;
    }
}

function output_name(Foo $foo) {
    echo $foo->getName();
}

output_name(new Foo());

其实我们应该是将getName()的输出直接传递给输出函数。标记函数在一定程序上阻碍了我们对于程序的理解，因为我们需要去了解这个程序到底调用了类中的哪一个方法或使用了数据结构中的哪一个属性。

不建议使用的耦合

不建议使用的耦合是指那种我们会经常见到的不会影响整体的架构，但是有一些坏味道的代码，如控制耦合，时间耦合

控制耦合 是指一个函数传递的某个参数影响另一个函数中所作的控制决定。有时候这种实现只是为了复用一些代码。如下示例：

function edit($is_add = 0) {
    if ($is_add) {
        //  一些需要添加的字段
    }else{
        //  一些编辑的字段
    }

    //  公共的字段
    //  保存数据
}

以上的示例只是想复用编辑和添加的操作中一些公共的东西，从而引入是否是添加操作的变量。如果要重构以上代码，可以将一个函数分为三个函数，添加和修改各是一个，公共代码放一个函数。

时间耦合 是指代码中各个元素之间依赖于时间的关系，以类的public方法调用为例，如果一个方法A在调用时需要先调用另一个方法B，则这里就是时间耦合。看一个示例：

class File {

    private $_path;

    public function __construct() {

    }

    public function read() {
        echo 'read file from ', $this->_path, '<br />';
    }

    public function setPath($path) {
        $this->_path = $path;
    }
}

$file = new File();
$file->setPath(__FILE__);
$file->read();

以上是一个示例性质的文件类，在读取一个文件的文件内容之前需要先设置这个文件所在的地址。这种形式的时间耦合应该尽量避免，如果要重构这样的代码，可以将路径作为一个变量传递给构造函数。

真的不建议使用的耦合

这类耦合一旦出现，虽然不会赤地千里，但会严重影响整体的架构和模块间的关联。如公用耦合

公用耦合 通俗的讲，公共耦合就是使用了全局变量。当两个函数或两个模块访问同一个全局变量时，它们就被公用耦合了。在PHP中一些全局变量$_GET，$_POST等经常会在一些代码中用到，如果有两段代码都使用了这些变量并且修改了同一个值，但是双方互不相知，此时就会出BUG。

领域耦合 指的是在应用的代码中嵌入了领域或商业知识与规则，简单的讲就是将业务规则硬编码到应用中，为一些特定的业务定制应用。这在我们的开发中会经常出现，一般会通过配置或特定的领域语言减轻系统某些部分因为耦合带来的问题。

以上的各种耦合的定义都来自《高质量程序设计艺术》一书。

PHP内核中用户函数、内部函数和中间代码的转换

昨天和一朋友在邮件中讨论这样一个问题：zend_internal_function，zend_function，zend_op_array这三种结构是可以相互转化的，这三者的转化是如何进行的呢？以此文，总结。

在函数调用的执行代码中我们会看到这样一些强制转换：

EX(function_state).function = (zend_function *) op_array;

或者：

EG(active_op_array) = (zend_op_array *) EX(function_state).function;

这种不同结构间的强制转换是如何进行的呢？

首先我们来看zend_function的结构，在Zend/zend_compile.h文件中，其定义如下：

typedef union _zend_function {
    zend_uchar type;    /* MUST be the first element of this struct! */

    struct {
        zend_uchar type;  /* never used */
        char *function_name;
        zend_class_entry *scope;
        zend_uint fn_flags;
        union _zend_function *prototype;
        zend_uint num_args;
        zend_uint required_num_args;
        zend_arg_info *arg_info;
        zend_bool pass_rest_by_reference;
        unsigned char return_reference;
    } common;

    zend_op_array op_array;
    zend_internal_function internal_function;
} zend_function;

这是一个联合体，我们来温习一下联合体的一些特性。联合体的所有成员变量共享内存中的一块内存，在某个时刻只能有一个成员使用这块内存，并且当使用某一个成员时，其仅能按照它的类型和内存大小修改对应的内存空间。我们来看看一个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    typedef  union _utype
    {
        int i;
        char ch[2];
    } utype; 

    utype a;

    a.i = 10;
    a.ch[0] = '1';
    a.ch[1] = '1';

    printf("a.i= %d a.ch=%s",a.i, a.ch);
    getchar();

    return (EXIT_SUCCESS);
}

程序输出：a.i= 12593 a.ch=11 当修改ch的值时，它会依据自己的规则覆盖i字段对应的内存空间。 ’1′对应的ASCII码值是49，二进制为00110001，当ch字段的两个元素都为’1′时，此时内存中存储的二进制为 00110001 00110001 转成十进制，其值为12593。

回过头来看zend_function的结构，它也是一个联合体，第一个字段为type，在common中第一个字段也为type，并且其后面注释为/* Never used*/，此处的type字段的作用就是为第一个字段的type留下内存空间。并且不让其它字段干扰了第一个字段。我们再看zend_op_array的结构：

struct _zend_op_array {
    /* Common elements */
    zend_uchar type;
    char *function_name;
    zend_class_entry *scope;
    zend_uint fn_flags;
    union _zend_function *prototype;
    zend_uint num_args;
    zend_uint required_num_args;
    zend_arg_info *arg_info;
    zend_bool pass_rest_by_reference;
    unsigned char return_reference;
    /* END of common elements */

    zend_bool done_pass_two;
    ....//  其它字段
}

这里的字段集和common的一样，于是在将zend_function转化成zend_op_array时并不会产生影响，这种转变是双向的。

再看zend_internal_function的结构：

typedef struct _zend_internal_function {
    /* Common elements */
    zend_uchar type;
    char * function_name;
    zend_class_entry *scope;
    zend_uint fn_flags;
    union _zend_function *prototype;
    zend_uint num_args;
    zend_uint required_num_args;
    zend_arg_info *arg_info;
    zend_bool pass_rest_by_reference;
    unsigned char return_reference;
    /* END of common elements */

    void (*handler)(INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS);
    struct _zend_module_entry *module;
} zend_internal_function;

同样存在公共元素，和common结构体一样，我们可以将zend_function结构强制转化成zend_internal_function结构，并且这种转变是双向的。

总的来说zend_internal_function，zend_function，zend_op_array这三种结构在一定程序上存在公共的元素，于是这些元素以联合体的形式共享内存，并且在执行过程中对于一个函数，这三种结构对应的字段在值上都是一样的，于是可以在一些结构间发生完美的强制类型转换。可以转换的列表如下：

zend_function可以与zend_op_array互换
zend_function可以与zend_internal_function互换

但是一个zend_op_array结构转换成zend_function是不能再次转变成zend_internal_function结构的，反之亦然。

其实zend_function就是一个混合的数据结构，这种结构在一定程序上节省了内存空间。

潘锦的空间

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