PHP MEMO

参照渡しについて
デフォルトは値渡しですが
変数の前に&(アンパサンド)をつけると参照渡しとなります。
C言語ではポインタとポインタへのポインタ渡しは下記の概要となります。

構文	意味	PHPから見た機能的な類似点
test(*handle)	ポインタの値渡し	PHPの値渡し
test(**handle)	ポインタへのポインタ渡し	PHPの参照渡し(test(&$handle))

仮にhandle変数をopen関数で実行したハンドルの実態と仮定します。
*handle
*ポインタなのでハンドルの実態にアクセスするということになります。
**は*(ハンドル)の実態が入っている変数へのアクセスということになります。
そのため**handleにアクセスするということはハンドルの実態が入っている変数そのものに
アクセスするということになります。

[C言語の例]
ポインタの値渡し

copy

void increament(int *num)
{
  //ポインタが指す先の値を操作します
  (*num)++;
}
int main()
{
  int num = 10;
  increment(&num);//11
}

copy

void increament(int *num)
{
	//Operates on the value pointed to by the pointer
	(*num)++;
}
int main()
{
	int num = 10;
	increment(&num);//11
}

increament関数内ではnumのアドレスを保持するポインタのコピーが使われます。
ポインタが指す場所(numのメモリ領域)はオリジナルと同じ場所です。
そのためデータ本体の書き換えが可能です。

ポインタへのポインタ渡し
(例)
C言語:**num
PHP:&$num
呼び出し元のポインタ変数が保持しているアドレス自体を書き換える処理がポインタへのポインタ渡しとなります。
[C言語の例]

copy

#include//for malloc
void test(int **num)
{
  //新しいメモリ領域を確保し
  // sonoadoresuwo 
  呼び出し元のnum変数に直接書き込みます
  *num =(int*)malloc(sizeof(int));
  if(*num != NULL)
  {
    **num = 10;
  }
}
int main()
{
  int *num = NULL;//ポインタ変数を宣言
  //ポインタ変数(num)自体のアドレスを渡します
  test(&num);//10
}

copy

#include //for malloc
void test(int **num)
{
	//Allocate new memory area
	// Write directly to the caller's num variable
	*num = (int*)malloc(sizeof(int));
	if(*num != NULL)
	{
		**num = 10;
	}
}
int main()
{
	int *num = NULL; //Declare pointer variable
	//Pass the address of the pointer variable (num) itself
	test(&num); //10
}

main関数で宣言したnum変数にアクセスして
その中身(ポインタが保持するアドレス)自体を完全に新しい値に置き換えています。
関数内で新しいメモリ確保やリソースの初期化を行っています。
その結果を呼び出して、元の変数に反映させることができます。

項目	ポインタの値渡し(*)	ポインタへのポインタ渡し(**)
目的	データ本体の読み書き	ポインタ変数自体の書き換え
PHPでの相当	$variable(値渡し)	&$variable(参照渡し)
用途	既存データを変更します	関数内で変数を初期化・置き換えます

[値渡し]

変数名	メモリ上の場所	格納されている値
$a(呼び出し元)	アドレスA	10
$b(関数内引数)	アドレスB	10(コピー)

[値渡し]

copy

function test(int $b)
{
  //$bは10から11に変更されます
  //しかし、$aの変数の値が変わっているわけではありません
  $b++;
}
$a =10;
test($a);

copy

function test(int $b)
{
	//$b changes from 10 to 11
	//However, the value of the $a variable does not change.
	$b++;
}
$a = 10;
test($a);

test関数を実行します。
test関数が実行された時点で
$aとは別のメモリ領域に$aの10がコピーされます。
そのため関数内で$bの値を変更しても
呼び出し元の$aには影響がありません。

PHPエンジンではCOW(Copy-On-Write)が効率化のために実行されます。
$aと$bは同じメモリ領域を共有しています。
関数内で$bに新しい値が代入されたタイミングで初めてメモリのコピーが発生します。
そのため新しい値が代入されないということは
データの変更がないということなので
無駄なコピーは発生しないため軽い動作を実現しています。

[参照渡し]

copy

function test(int &$b)
{
  //$bは20から21に変更されます
  //しかし、$aの変数の値が変わっているわけではありません
  $b++;
}
$a =20;
test($a);

copy

function test(int &$b)
{
	//$b changes from 20 to 21
	//However, the value of the $a variable does not change.
	$b++;
}
$a = 20;
test($a);

変数名	メモリ上の場所	格納されている場所/リンク先
$a(呼び出し元)	アドレスA	10
$b(関数内引数)	アドレスB	アドレスAへのリンク

test関数内の引数$bという変数が新しく作成されます。
しかし、&$bの「&」は参照なので$aを指す指示がでています。
そのため$aのデータをコピーするという作業は発生しません。
そのためtest関数内で$b変数を変更すると
リンク先の$aのアドレスにある値が直接変更するため
20から21に変更されます。
そのためtest関数が終わると$aの値が21に変わっていることを確認できます。

項目	値渡し($a)	参照渡し(&$a)
データのコピー	書き換え時に発生(COW)	発生しない
メモリ消費	理論上増えますがCOWで抑制	ほとんど増えません
関数外への影響	なし	あり(変数自体が書き換わります)
速度	参照よりわずかに速い傾向	値渡しよりわずかに遅い傾向

[zval]
PHPの共通のコンテナでデータ本体を管理します。
zvalには変数に入っている値そのものではなく
その値が格納されいてる内部データ構造(zval)へのアドレス(ポインタ)を管理しています。

[zvalに入っている情報]
データ本体
データへのポインタ
型情報(int/stringなど)
参照カウント
など

[COWで処理した値渡しのメモリ使用量]
変数の値変更などをすると元の値と変更後の値の両方がメモリ上に存在します。
その瞬間の最大メモリ使用量は大きくなりますが
関数を抜けると不要な領域が解放されます。

[COWで処理した参照渡しのメモリ使用量]
新しいデータ操作後のデータのための領域は確保されます。
元の領域を上書きするため、操作中のメモリ使用量は削減される可能性が高いです。

このことから参照渡しの方がメモリ効率は良いと言えます。
[理由]
値渡しでは、関数内の操作時に元のデータと変更後のデータの両方が
同時にメモリに載る瞬間が発生します。
参照渡しでは常に一つのデータ本体の領域を直接操作するため
メモリの消費は最小限に抑えられます。

[COWとガベージコレクション]
COWは参照カウントのよりメモリ解放をします。
しかし、参照カウントのみでは解放できないものを
ガベージコレクションが解放する仕組みです。