为何说PHP引用是个坑，要慎用

作者：袖梨 2022-06-24

前言

去年我参加了很多次会议，其中八次会议里我进行了相关发言，这其中我多次谈到了 PHP 的引用问题，因为很多人对它的理解有所偏差。在深入讨论这个问题之前，我们先回顾一下引用的基本概念，明确什么是“引用传递”。

在 PHP 中引用意味着用不同的名字访问同一个变量内容，不论你用哪个名字对变量做出了运算，其他名字访问的内容也将改变。

让我们通过代码来加深对此的理解。首先我们写几个简单的语句，把一个变量赋值给另一个变量，并且改变另一个变量:

这个脚本显示 $a 值仍然为 23 ，而 $b 则等于 42 。出现这个情况的原因是我们得到的是一个拷贝（具体发生了什么稍后讲解。。。）现在我们使用引用来做同样的事情:

现在 $a 的值也改变成了 42 。事实上，$a 和 $b 之间没有任何区别，它们都使用了同一个变量容器（又名： zval ）。将这两者分开的唯一方法是使用 unset() 函数销毁其中任何一个变量。

在 PHP 中，引用不仅能用在普通语句中，还能用于函数参数和返回值：

你认为上面的结果是什么呢？—— 没错，就像下面这样：

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

这里我们初始化了一个变量，并把它作为一个引用参数传给了一个函数。函数改变了它，它有了新值。该函数返回同一个变量，我们更改了返回的变量和它的原始值。。。等等！它没变，不是吗！？ —— 没错，可引用就是这样。具体发生了如下事情：该函数返回了一个引用，引用了 $a 的变量容器 zval，并且通过 = 赋值操作符为它创建了一个副本。

为了修复这个问题，我们需要添加一个额外的 & 操作符：

$b = &foo($a);

结果和我们所期望的一样：

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

总结一下： PHP 的引用就是同一个变量的别名，想要正确的使用它们可能很难。想要详细了解引用计数，这里有份基础资料，请参阅手册中的引用计数基本知识。

PHP 5 发布时最大的变动是『对象处理方式』。一般我们理解为：

在 PHP 4 中，对象被当成变量来对待，所以当对象作为函数传参时，他们是被复制的。但在 PHP 5 中，他们永远是『引用传参』。

以上的理解并不完全正确。其主要目的是遵循『面对对象模式』：对象传参给函数或者方法后，这个函数发送一个指令给对象（例如调用了一个方法）以此来改变对象的状态（例如对象的属性）。因此传参进去的对象必须为同一个。 PHP 4 的面对对象用户使用『引用传参』来解决这个问题，不过很难做到完美。PHP 5 引进了独立于变量容器的『对象存储器』。当一个对象赋值给变量时，变量不再存储整个对象（属性表和其他的『类』信息），而是存储这个对象所在存储器的引用 —— 当我们复制一个对象变量时，我们复制的是这个『存储器的引用』。这很容易被误解为『引用』，但是『存储器的引用』与『引用』是完全不同的概念。下面的示例代码有助于我们更好地区分：

foo = 42; 
var_dump($a->foo); // int(42)
var_dump($b->foo); // int(42)
var_dump($c->foo); // int(42)

// 现在直接改变变量的类型
$a = 42;
var_dump($a); // int(42)
var_dump($b); // object(stdClass)#1719 (1) {
    //   ["foo"]=>
    //   int(42)
    // }
var_dump($c); // int(42)
?>

以上代码中，修改对象的属性会影响到复制的变量 $b 和引用的变量 $c。但是在最后区块的代码中，当我们修改 $a 的类型时，引用的 $c 发生了变化，而复制得到的变量 $b 不会发生改变，这是个大多数有面对对象经验的工程师所期待的。

So, 面对对象是唯一使用『引用』的理由，但是现在 PHP 4 已死，你也可以放弃此类用法了。

另一个人们使用『引用』的理由是 —— 这将让代码更快。但是这是错误的，引用并不会使代码执行速度变快，更糟糕的是，很多时候『引用』会让你的代码执行效率更低。

我必须再郑重强调一次：是的，很多时候『引用』会让你的代码执行效率更低。

别的语言的工程师，他们阅读别的语言编码规范，会看到建议在处理大的数据结构或者字串时，使用指针来减小对内存的消耗以提高运行效率。这些工程师误将此概念理解到『引用』上，然而『指针』与『引用』是完全不同的技术模型。PHP 解析器与其他语言不同，在 PHP 中，我们使用『写时复制（copy-on-write）』模型。

在『写时复制』模型里，赋值和函数传参不会触发复制动作，你可以理解为多个不同的变量指向同一个『变量容器』，只有当『写』动作发生时，才会触发复制动作。这意味着，即使变量看起来像是『复制』的，本质上却不是。所以当传参一个巨大的变量给某个函数时，并不会对性能造成多大影响。不过此时如果你使用引用传参的话，引用传参会关闭『写时复制』机制，这会导致接下来那些没有使用引用的变量传参会被立刻复制一份。这也不是世界末日，你也可以在所有地方都引用就行了嘛。事实并非如此：PHP 的内部机制依赖于『写时复制』模型，存在很多你无法修改的内部函数传参。
我曾在某处看到过类似下面这样的代码：

显然，上面这段代码的第一个问题是：在循环中调用 strlen() 而不是使用已经计算好的长度。也就是说调用一次 strlen($data) 就可以了的，但是他却调用了很多次。不同于 C 这类语言，一般来说，PHP 的字符串都自带了长度，因此也不用进行长度的计算。所以就 strlen() 而言，这还不算太糟糕。但现在另一个问题是，案例中的这个开发者为了节省时间，传递了一个引用作为参数以显示自己的聪明。然而，strlen() 期望得到的是一个副本。『写时复制』不能用于引用，因此 $data 将会在 strlen() 调用时被复制，strlen() 将会做一个绝对简单的操作 —— 事实上 strlen() 本来就是 PHP 里最简单的函数之一 —— 紧接着该副本就会被直接销毁。

如果没有使用引用，也就没必要进行复制操作，代码执行也会更快。而且就算 strlen() 支持引用，你也不会因此获得更多好处。

总的来说：

除了 PHP4 的遗留问题，不要在面向对象（OO）中使用引用。
不要使用引用来提升性能。

使用引用来完成事情的第三个问题是：通过参数的引用来返回数据所导致的糟糕的 API 设计。这个问题还是因为那个开发者没有意识到『PHP 就是 PHP 而不是其他语言』所导致的。

在 PHP 中，同一个函数可以返回不同数据类型。—— 因此，你可以在函数执行成功时返回一个字符串，而在失败时返回一个布尔值 false，PHP 也允许返回复杂的结构类型，比如数组和对象。所以在需要返回很多东西的时候，可以将他们打包在一起。另外，异常也是函数返回的一种方式。

使用引用是一件不好的事情，除了引用本身不好，并且还会使性能下降这个事实外，使用引用这种方式会使得代码难以维护。像下面这段代码的函数调用：

do_something($var);

你希望 $var 发生改变吗？—— 当然不会。然而，如果 do_something() 传递的参数是引用，它就可能会改变。

这类 API 的另一个问题是：函数不能链式调用，因而你总会遇到必须使用临时变量的场景。链式调用可能会使可读性降低，但是在许多场景下，链式调用使得代码更加简洁。

关于引用的糟糕的设计决定，我个人最喜欢的一个例子是 PHP 自带的 sort() 函数。sort() 使用一个数组作为引用参数，然后通过引用返回一个排好序的数组。像常规那样通过值返回一个排好序的数组可能还更好些。当然，这么做是由于历史的原因：sort() 比『写时复制』更早出现。『写时复制』产生于 PHP4，而 sort() 则更早，它早在 PHP 还是作为一种在 Web 上做起事来很方便的东西，而不是真正的成为自己的语言的时候就存在了。

总之：在 PHP 中，引用是不好的。不要使用引用。它们只会惹事生非，另外，不要对使用引用来提升引擎抱有希望。