php一个诡异的加法算法的研究

前言

之前我在面试的时候,遇到许多年轻人都声称自己精通php,有过许多项目经验等等。然而,当真正笔试的时候,我问到

我的面试题
$result=1;
if(-1){
$result=2;
}
echo $result;

中,$result最终结果的时候,许多人信誓旦旦的告诉我是1。 试想,这样一个连基本算法都搞不清楚的人,即使有过再多的项目经验,你敢用吗?

引申

对于算法的一些问题,我个人一向是非常较真的,我招人的时候也是非常侧重此方面,因此我对php的关注也是在这方面多些。故事得从一个知乎上的问题开始。

//第一题
<?php
function test(){
$a=1;
$b=&$a;
echo (++$a)+(++$a);
}
test();
//执行的值为6
?>

//第二题
<?php
function test(){
$a=1;
$b=&$a;
echo (++$a)+(++$a)+(++$a);
}
test();
//执行的值为10
?>

这个问题非常的有意思,也是一个大坑,许多人都算错了,包括很多我认识的大牛。在这里就不点名字,以免其羞愧。 然而你以为我一开始算对了吗?我算对了第一题,第二题却是百思不得其解。最后用调试工具一番调试才算理清头绪。索性发出来与大家一起分享这个有意思的问题。

分析

第一题

php语言解释

这个其实非常简单,++a这种单目运算符的运算结果还是自身。 所以

$a=1;
$b=&$a;
echo (++$a)+(++$a);
//换种写法就等同于
$a=1;
$a=++$a; //2
$a=++$a; //3
$a=$a+$a;//3+3=6

哈,很多人肯定以为是等于5,然而这个是操作的同一个变量,等同于改变了两次$a的值,最后相加的时候,自然就是改变后的值相加,所以等于6。

正常情况

然而在php中,为了照顾人类的逻辑,默认情况下,即使名字相同的基本类型的变量,也不会使用同一个变量地址,因此,以上代码会被解析为

$a=1;
echo (++$a)+(++$a);
//换种写法就等同于
$a=1;
$a=++$a; //2
$b=++$a; //3
$a=$a+$b;//2+3=5

但是由于

$b=&$a;

的存在,使得下面的第一个$a的计算方式变成了传统的c语言计算方式,所以输出了看起来错误的结果
然而实际上,这个结果反而是正确的。PHP中的糖语法宠坏了那些基础本来不扎实的孩子,对这种加法做了特别的运算处理而已。

深入思考

为什么说等于6才是正确结果呢?我们知道现行高级语言大多来自c语言,php也不例外,我们这里用c语言来写一遍上述代码,然后通过反汇编来看看机器到底是怎么执行的。 alt 其实无论是否注释下面的取地址,结果都是6。 我们看汇编代码 alt 这里更清晰的看到a的值的变化。 即是

mov edx,dword ptr [a] ;a的值为3
add edx,dword ptr [a] ; 3+3

问题二

问题发现

由问题一的结论来分析问题二,反而陷入了一个更大的舞曲,为什么呢?

echo (++$a)+(++$a)+(++$a); //10
/*
按照问题一的分析,此处的结果应为
a=1+1 //2
a=a+1 //3
a=a+1 //4
a=a+a+a //12
*/

然而输出的结果却是10.

动手实验

这里我们用一个工具phpdebug.exe来调试下看看。 alt 可以看到的a的值的变化:

1->2->3->4

然后我们再来调试一下注释掉

$b=&$a;

的结果。 alt 这里在第二步的时候重新给了变量$a一个地址,实际上同是叫$a,其实他们已经不是同一个变量了。 所以他输出的结果为9.

实验结果

但是为什么上面的结果为10呢? 这其实是因为

$b=&$a;

这个取地址运算只起效了一句运算指令,就是只管事了第一回合,对于以后的运算,php还是用了平常的算法。 即:

$a=1;
$b=&$a;
echo (++$a)+(++$a)+(++$a);
/*
这段实际上是
$a=++$a; //2
$a=++$a; //3
//注意了,前两个已经得到结果了,第三个我们用一个新的变量$c。
$c=++$a; //4
$a=$a+$a; //3+3=6
$a=$a+$c; //6+4=10
*/

结论

我认为出现这种诡异的结果应该算是php的bug,同时,这也说明了此种问题不太容易被发现和暴露,这要求我们平常写代码的时候尽量使用常用的语法,和精干的语句,让代码和逻辑达到最佳的平衡点。 此BUG我已经反馈到php官方。

后续

最新的php7中已经修复了此bug。

修订记录

  • 初稿 2015-09-11
  • 修订 2016-05-27
  • 修订 2016-05-30

版权说明

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