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PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

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摘要：本文并不會告訴你抽象語法樹是什么，這需要你自己去了解，這里只是描述給帶來的一些變化。中在語法分析階段不再直接生成，而是先生成，所以過程多了一步詞法掃描分析，將源文件轉換成流語法分析，從流生成抽象語法樹從抽象語法樹生成。

本文大部分內容參照 AST 的 RFC 文檔而成：https://wiki.php.net/rfc/abstract_syntax_tree，為了易于理解從源文檔中節選部分進行介紹。

本文并不會告訴你抽象語法樹是什么，這需要你自己去了解，這里只是描述 AST 給 PHP 帶來的一些變化。

新的執行過程

PHP7 的內核中有一個重要的變化是加入了 AST。在 PHP5中，從 php 腳本到 opcodes 的執行的過程是：

Lexing：詞法掃描分析，將源文件轉換成 token 流；

Parsing：語法分析，在此階段生成 op arrays。

PHP7 中在語法分析階段不再直接生成 op arrays，而是先生成 AST，所以過程多了一步：

Lexing：詞法掃描分析，將源文件轉換成 token 流；

Parsing：語法分析，從 token 流生成抽象語法樹；

Compilation：從抽象語法樹生成 op arrays。

執行時間和內存消耗

從以上的步驟來看，這比之前的過程還多了一步，所以按常理來說這反而會增加程序的執行時間和內存的使用。但事實上內存的使用確實增加了，但是執行時間上卻有所降低。

以下結果是使用小（代碼大約 100 行）、中（大約 700 行）、大（大約 2800 行）三個腳本分別進行測試得到的，測試腳本： https://gist.github.com/nikic/289b0c7538b46c2220bc

每個文件編譯 100 次的執行時間（注意文章的測試結果時間是 14 年，PHP7 還叫 PHP-NG 的時候）：

php-ng php-ast diff
SMALL 0.180s 0.160s -12.5%
MEDIUM 1.492s 1.268s -17.7%
LARGE 6.703s 5.736s -16.9%

單次編譯中的內存峰值：

php-ng php-ast diff
SMALL 378kB 414kB +9.5%
MEDIUM 507kB 643kB +26.8%
LARGE 1084kB 1857kB +71.3%

單次編譯的測試結果可能并不能代表實際使用的情況，以下是使用 PhpParser 進行完整項目測試得到的結果：

php-ng php-ast diff
TIME 25.5ms 22.8ms -11.8%
MEMORY 2360kB 2482kB +5.1%

測試表明，使用 AST 之后程序的執行時間整體上大概有 10% 到 15% 的提升，但是內存消耗也有增加，在大文件單次編譯中增加明顯，但是在整個項目執行過程中并不是很嚴重的問題。

還有注意的是以上的結果都是在沒有 Opcache 的情況下，生產環境中打開 Opcache 的情況下，內存的消耗增加也不是很大的問題。

語義上的改變

如果僅僅是時間上的優化，似乎也不是使用 AST 的充足理由。其實實現 AST 并不是基于時間優化上的考慮，而是為了解決語法上的問題。下面來看一下語義上的一些變化。

yield 不需要括號

在 PHP5 的實現中，如果在一個表達式上下文（例如在一個賦值表達式的右側）中使用 yield，你必須在 yield 申明兩邊使用括號：



這種行為僅僅是因為 PHP5 的實現方式的限制，在 PHP7 中，括號不再是必須的了。所以下面這些寫法也都是合法的：


 $v;


當然了，還得遵循 yield 的應用場景才行。

括號不影響行為

在 PHP5 中，($foo)["bar"] = "baz"?和 $foo["bar"] = "baz" 兩個語句的含義不一樣。事實上前一種寫法是不合法的，你會得到下面這樣的錯誤：




但是在 PHP7 中，兩種寫法表示同樣的意思。


同樣，如果函數的參數被括號包裹，類型檢查存在問題，在 PHP7 中這個問題也得到了解決：




以上代碼在 PHP5 中不會告警，除非使用 byRef(func()) 的方式調用，但是在 PHP7 中，不管 func() 兩邊有沒有括號都會產生以下錯誤：


PHP Strict standards:  Only variables should be passed by reference ...

list() 的變化

list 關鍵字的行為改變了很多。list 給變量賦值的順序（等號左右同時的順序）以前是從右至左，現在是從左到右：




產生上面變化的原因正是因為在 PHP5 的賦值過程中，3 會最先被填入數組，1 最后，但是現在順序改變了。


同樣的變化還有：




這是因為在以前的賦值過程中 $b 先得到 2，然后 $a 的值才變成 1，但是現在 $a 先變成了 1，不再是數組，所以 $b 就成了 null。


list 現在只會訪問每個偏移量一次：




空的 list 成員現在是全部禁止的，以前只是在某些情況下：



引用賦值的順序

引用賦值的順序在 PHP5 中是從右到左的，現在時從左到右：


a = &$obj->b;
$obj->b = 1;
var_dump($obj);

// PHP5:
object(stdClass)#1 (2) {
  ["b"] => &int(1)
  ["a"] => &int(1)
}

// PHP7:
object(stdClass)#1 (2) {
  ["a"] => &int(1)
  ["b"] => &int(1)
}

__clone 方法可以直接調用

現在可以直接使用 $obj->__clone() 的寫法去調用 __clone 方法。__clone 是之前唯一一個被禁止直接調用的魔術方法，之前你會得到一個這樣的錯誤：


Fatal error: Cannot call __clone() method on objects - use "clone $obj" instead in ...

變量語法一致性

AST 也解決了一些語法一致性的問題，這些問題是在另外一個 RFC 中被提出的：https://wiki.php.net/rfc/uniform_variable_syntax.


在新的實現上，以前的一些語法表達的含義和現在有些不同，具體的可以參照下面的表格：





Expression
PHP5
PHP7





$$foo["bar"]["baz"]
${$foo["bar"]["baz"]}
($$foo)["bar"]["baz"]




$foo->$bar["baz"]
$foo->{$bar["baz"]}
($foo->$bar)["baz"]




$foo->$bar["baz"]()
$foo->{$bar["baz"]}()
($foo->$bar)["baz"]()




Foo::$bar["baz"]()
Foo::{$bar["baz"]}()
(Foo::$bar)["baz"]()






整體上還是以前的順序是從右到左，現在從左到右，同時也遵循括號不影響行為的原則。這些復雜的變量寫法是在實際開發中需要注意的。


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