深入浅出PHP(Exploring PHP)

晨曦之光 发布于 2012/03/09 14:48
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一直以来,横观国内的PHP现状,很少有专门介绍PHP内部机制的书。呵呵,我会随时记录下研究的心得,有机会的时候,汇总成书。:)

今天这篇,我内心是想打算做为一个导论:

PHP是一个被广泛应用的脚本语言,因为它的成功,所以很多时候,我们应用PHP的时候是更不不需要考虑底层到底是怎么实现的。我相信大多数的 PHP程序 员是不会去考虑这一点的。从我接触PHP开始,到今天也就是3年,这三年里,前俩年我一直都是在”用”PHP,每次写出来一段脚本,我就会想“恩,不用担 心,PHP解释器会知道我想做什么的”,直到去年来到雅虎,接受了一个工作,是做一个PHP的Extension,从这个时候开始,我就好奇于新接触的一 大堆的新鲜事物,zend, TSRM, zval, hashtable, op_array…

于是我到处查阅资料,每次获得一篇好的文章,或者一段好的文字我就会如获珍宝,打印保存起来,细细研读。我发现,国内关于PHP内部的资料真是少的 可怜, 不知道是因为懂得的人多但是不愿意分享,还是懂得的人本来就少,所以,这条路,我走的很辛苦。于是,就会有了这篇文章。

在这篇文章中,我会从整个PHP的执行期入手,大致的介绍下各个阶段,词法分析,语法分析,op code等等,以后的文章我会再详细介绍每个阶(当然,如果你急不可耐的想知道详细,呵呵,那么可以直接联系我)。

从最初我们编写的PHP脚本->到最后脚本被执行->得到执行结果,这个过程,其实可以分为如下几个阶段(鄙视:CSDN不能上图):

首先,Zend Engine(ZE),调用词法分析器(Lex生成的,源文件在 Zend/zend_language_sanner.l), 将我们要执行的PHP源文件,去掉空格 ,注释,分割成一个一个的token。

然后,ZE会将得到的token forward给语法分析器(yacc生成, 源文件在 Zend/zend_language_parser.y),生成一个一个的op code,opcode一般会以op array的形式存在,它是PHP执行的中间语言。

最后,ZE调用zend_executor来执行op array,输出结果。


ZE是一个虚拟机,正是由于它的存在,所以才能使得我们写PHP脚本,完全不需要考虑所在的操作系统类型是什么。ZE是一个CISC(复杂指令处理器), 它支持150条指令(具体指令在 Zend/zend_vm_opcodes.h),包括从最简单的ZEND_ECHO(echo)到复杂的 ZEND_INCLUDE_OR_EVAL(include,require),所有我们编写的PHP都会最终被处理为这150条指令(op code)的序列,从而最终被执行。

那有什么办法可以看到我们的PHP脚本,最终被“翻译”成什么样的呢? 也就是说,op code张的什么样子呢? 呵呵,达到这个,我们需要重新编译PHP,修改它的compile_file和zend_execute函数。不过,在PECL中已经有这样的模块,可以 让我们直接使用了,那就是由 Derick Rethans开发的VLD (Vulcan Logic Dissassembler)模块。你只要下载这个模块,并把他载入PHP中,就可以通过简单的设置,来得到脚本翻译的结果了。具体关于这个模块的使用说 明-雅虎一下,你就知道^_^。

接下来,让我们尝试用VLD来查看一段简单的PHP脚本的中间语言。

原始代码:

<?php $i = This is a string ; //I am comments echo $i . that has been echoed to screen ; ?>

采用VLD得到的op codes:

filename :/ home / Desktop / vldOutOne . php function name: (null) number of ops: 7 line #  op                 fetch       ext  operands

——————————————————————————————————————————-

2 FETCH_W local $ , i 1 ASSIGN $ , This+is+a+string 4 2 FETCH_R local $ 2 , i 3 CONCAT ~ 3 , $ 2 , +that+has+been+echoed+to+screen 4 ECHO ~3 6 5 RETURN 1 6 ZEND_HANDLE_EXCEPTION

我们可以看到,源文件中的注释,在op code中,已经没有了,所以不用担心注释太多会影响你的脚本执行时间(实际上,它是会影响ZE的词法处理阶段的用时而已)。

现在我们来一条一条的分析这段op codes,每一条op code 又叫做一条op_line,都由如下7个部分,在zend_compile.h中,我们可以看到如下定义:

struct _zend_op { opcode_handler_t handler ; znode result ; znode op1 ; znode op2 ; ulong extended_value ; uint lineno ; zend_uchar opcode ; } ;

其中,opcode字段指明了这操作类型,handler指明了处理器,然后有俩个操作数,和一个操作结果。

  1. FETCH_W, 是以写的方式获取一个变量,此处是获取变量名”i”的变量于$0(*zval)。
  2. 将字符串”this+is+a+string”赋值(ASSIGN)给$0
  3. 字符串连接
  4. 显示

可以看出,这个很类似于很多同学大学学习编译原理时候的三元式,不同的是,这些中间代码会被Zend VM(Zend虚拟机)直接执行。

真正负责执行的函数是,zend_execute, 查看zend_execute.h:

 
  1. ZEND_API extern void (*zend_execute)(zend_op_array *op_array TSRMLS_DC);

可以看出, zend_execute接受zend_op_array*作为参数。

 
  1.  struct _zend_op_array {
  2.     /* Common elements */
  3.     zend_uchar type;
  4.     char *function_name;
  5.     zend_class_entry *scope;
  6.     zend_uint fn_flags;
  7.     union _zend_function *prototype;
  8.     zend_uint num_args;
  9.     zend_uint required_num_args;
  10.     zend_arg_info *arg_info;
  11.     zend_bool pass_rest_by_reference;
  12.     unsigned char return_reference;
  13.     /* END of common elements */
  14.  
  15.     zend_uint *refcount;
  16.  
  17.     zend_op *opcodes;
  18.     zend_uint last, size;
  19.  
  20.     zend_compiled_variable *vars;
  21.     int last_var, size_var;
  22.  
  23.     zend_uint T;
  24.  
  25.     zend_brk_cont_element *brk_cont_array;
  26.     zend_uint last_brk_cont;
  27.     zend_uint current_brk_cont;
  28.  
  29.     zend_try_catch_element *try_catch_array;
  30.     int last_try_catch;
  31.  
  32.     /* static variables support */
  33.     HashTable *static_variables;
  34.  
  35.     zend_op *start_op;
  36.     int backpatch_count;
  37.  
  38.     zend_bool done_pass_two;
  39.     zend_bool uses_this;
  40.  
  41.     char *filename;
  42.     zend_uint line_start;
  43.     zend_uint line_end;
  44.     char *doc_comment;
  45.     zend_uint doc_comment_len;
  46.  
  47.     void *reserved[ZEND_MAX_RESERVED_RESOURCES];
  48. };

可以看到,zend_op_array的结构和zend_function的结构很像(参看我的其他文章), 对于在全局作用域的代码,就是不包含在任何function内的op_array,它的function_name为NULL。结构中的opcodes保 存了属于这个op_array的op code数组,zend_execute会从start_op开始,逐条解释执行传入的每条op code, 从而实现我们PHP脚本想要的结果。

下一次,我将介绍PHP变量的灵魂 – zval, 你将会看到PHP是如何实现它的变量传递,类型戏法,等等。
原文链接:http://blog.csdn.net/21aspnet/article/details/6973021
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