写入拷贝（Copy-on-write，简称COW）是一种计算机程序设计领域的优化策略。其核心思想是，如果有多个调用者（callers）同时要求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private copy）给该调用者，而其他调用者所见到的最初的资源仍然保持不变。这过程对其他的调用者都是透明的（transparently）。此作法主要的优点是如果调用者没有修改该资源，就不会有副本（private copy）被创建，因此多个调用者只是读取操作时可以共享同一份资源。

注意：以下代码基于PHP5.6，PHP7之后引用计数机制有变化。

大家都知道，PHP是由C实现的，可是C是强类型语言，PHP怎么做到弱类型语言。一起来看下，PHP变量在C语言底层中的代码：

typedef struct _zval_struct zval; typedef unsigned int zend_uint; typedef unsigned char zend_uchar; struct _zval_struct { zvalue_value value; /*注意这里，这个里面存的才是变量的值*/ zend_uint refcount__gc; /*引用计数*/ zend_uchar type; /* 变量当前的数据类型 */ zend_uchar is_ref__gc; /*变量是否引用*/ }; typedef union _zvalue_value { long lval; /*PHP中整型的值*/ double dval; /*PHP的浮点数值*/ struct { char *val; int len; } str; /*PHP的字符串*/ HashTable *ht; /*数组*/ zend_object_value obj; /*对象*/ } zvalue_value;

PHP的变量，低层是一个结构体zval,里面的zvalue_value结构体实际上是个联合体，这个联合体才是实际存放着PHP的变量值。 Zend引擎为了区别同一个zval地址是否被多个变量共享，引入了ref_count和is_ref两个变量进行标识。

运行以下代码，观察变量refcount的变化：

<?php $foo = 1; xdebug_debug_zval(‘foo‘); $bar = $foo; xdebug_debug_zval(‘foo‘); $bar = 2; xdebug_debug_zval(‘foo‘); ?> //-----执行结果----- foo: (refcount=1, is_ref=0)=1 foo: (refcount=2, is_ref=0)=1 foo: (refcount=1, is_ref=0)=1

当$foo被赋值时，$foo变量的值的只由$foo变量指向。当?$foo的值被赋给?$bar时，PHP并没有将内存复制一份交给$bar，而是把$foo和$bar指向一个地址, 同时引用计数增加1，也就是新的2。随后，我们更改了$bar的值，这时如果直接需该$bar变量指向的内存，则?$foo的值也会跟着改变。这不是我们想要的结果。于是，PHP内核将内存复制出来一份，并将其值更新为赋值的：2（这个操作也称为变量分离操作），同时原?$foo变量指向的内存只有$foo指向，所以引用计数更新为：refcount=1。

下面让我们看一个查看内存的例子，可以更容易看到COW在内存使用优化方面的明显作用：

<?php $j = 1; var_dump(memory_get_usage()); $tipi = array_fill(0, 100000, ‘php-internal‘); var_dump(memory_get_usage()); $tipi_copy = $tipi; var_dump(memory_get_usage()); foreach($tipi_copy as $i){ $j += count($i); } var_dump(memory_get_usage()); //-----执行结果----- $ php t.php int(630904) int(10479840) int(10479944) int(10480040)

上面的代码比较典型的突出了COW的作用，在数组变量$tipi被赋值给?$tipi_copy时，内存的使用并没有立刻增加一半，在循环遍历数?$tipi_copy时也没有发生显著变化，在这里$tipi_copy和?$tipi变量的数据共同指向同一块内存，而没有复制。

也就是说，即使我们不使用引用，一个变量被赋值后，只要我们不改变变量的值 ，也不会新申请内存用来存放数据。据此我们很容易就可以想到一些COW可以非常有效的控制内存使用的场景：只是使用变量进行计算而很少对其进行修改操作，如函数参数的传递，大数组的复制等等等不需要改变变量值的情形。

了解了php变量的内部存储结构之后，再了解下php变量赋值相关的原理和早期垃圾回收机制。