(PHP7內核剖析-5) PHP代碼的編譯

DevTTL 發布于2019-06-28 18:42 / 544人閱讀

摘要：代碼的編譯的解析過程任務就是將代碼轉化為數組，代碼里的所有信息都保存在數組中，然后將數組交給引擎執行，就是內核具體執行的命令，比如賦值加減操作函數調用等，每一條都對應一個處理，這些是提前定義好的函數。

1.PHP代碼的編譯

PHP的解析過程任務就是將PHP代碼轉化為opcode數組，代碼里的所有信息都保存在opcode數組中，然后將opcode數組交給zend引擎執行，opcode就是內核具體執行的命令，比如賦值、加減操作、函數調用等，每一條opcode都對應一個處理handle，這些handler是提前定義好的C函數。

2.PHP代碼->抽象語法樹(AST)

PHP使用re2c、bison完成這個階段的工作:
    re2c: 詞法分析器，將輸入分割為一個個有意義的詞塊，稱為token
    bison: 語法分析器，確定詞法分析器分割出的token是如何彼此關聯的

詞法、語法解析過程

1.yyparse(zendparse)調用yylex(zendlex)，當讀取到一個合法的token時，返回值為token類型
2.yylex調用lex_scan讀取合法的token值
3.yyparse將token類型與token值構造抽象語法樹,最后將根節點保存到CG(compiler_globals ，Zend編譯器相關的全局變量)的ast中

3.AST節點結構

typedef struct _zend_ast   zend_ast;

//普通節點類型
struct _zend_ast {
    zend_ast_kind kind;  //節點類型
    zend_ast_attr attr;  //節點附加屬性
    uint32_t lineno;    //行號
    zend_ast *child[1];  //子節點數組
};

//普通節點類型，但有子節點的個數
typedef struct _zend_ast_list {
    zend_ast_kind kind; //節點類型
    zend_ast_attr attr; //節點附加屬性
    uint32_t lineno; //行號
    uint32_t children; //子節點數量
    zend_ast *child[1];//子節點數組
} zend_ast_list;

//函數、類的ast節點結構
typedef struct _zend_ast_decl {
    zend_ast_kind kind; //節點類型
    zend_ast_attr attr; //節點附加屬性
    uint32_t start_lineno; //開始行號
    uint32_t end_lineno;   //結束行號
    uint32_t flags;
    unsigned char *lex_pos;
    zend_string *doc_comment;
    zend_string *name;
    zend_ast *child[4]; //類中會將繼承的父類、實現的接口以及類中的語句解析保存在child中
} zend_ast_decl;

實例:
$a = 123;
$b = "hi~";

echo $a,$b;

4.zend_op_array

struct _zend_op_array {
    zend_op *opcodes; //opcode指令數組
    int last_var; //編譯前此值為0，然后發現一個新變量這個值就加1(op_type為IS_CV的變量)
    uint32_t T;//臨時變量數:op_type為IS_TMP_VAR、IS_VAR的變量
    int last_literal;  //字面量數量
    zval *literals; //字面量(常量)數組，這些都是在PHP代碼定義的一些值
    zend_string **vars; //PHP變量名數組,這個數組在ast編譯期間配合last_var用來確定各個變量的編號
    HashTable *static_variables;//靜態變量符號表:通過static聲明的
    int  cache_size; //運行時緩存數組大小
    void **run_time_cache; //運行時緩存，主要用于緩存一些znode_op以便于快速獲取數據
};

//opcode指令結構
struct _zend_op {
    const void *handler; //指令執行handler
    znode_op op1;   //操作數1
    znode_op op2;   //操作數2
    znode_op result; //返回值
    uint32_t extended_value; 
    uint32_t lineno; 
    zend_uchar opcode;  //opcode指令
    zend_uchar op1_type; //操作數1類型
    zend_uchar op2_type; //操作數2類型
    zend_uchar result_type; //返回值類型
};

//操作數類型
#define IS_CONST    (1<<0)  //1:字面量，編譯時就可確定且不會改變的值，比如:$a = "hello~"，其中字符串"hello~"就是常量
#define IS_TMP_VAR  (1<<1)  //2:臨時變量，比如：$a = "hello~" . time()，其中"hello~" . time()的值類型就是IS_TMP_VAR
#define IS_VAR      (1<<2)  //4:PHP變量是沒有顯式的在PHP腳本中定義的，不是直接在代碼通過$var_name定義的。這個類型最常見的例子是PHP函數的返回值
#define IS_UNUSED   (1<<3)  //8:表示操作數沒有用
#define IS_CV       (1<<4)  //16:PHP腳本變量，即腳本里通過$var_name定義的變量，這些變量是編譯階段確定的

5.handler處理函數

handler為每條opcode對應的C語言編寫的處理過程,所有opcode對應的處理過程定義在zend_vm_def.h中,opcode的處理過程有三種不同的提供形式：CALL、SWITCH、GOTO，默認方式為CALL

CALL:把每種opcode負責的工作封裝成不同的function，然后執行器循環調用執行
SWITCH:把所有的處理方式寫到一個switch下，然后通過case不同的opcode執行具體的操作
GOTO:把所有opcode的處理方式通過C語言里面的label標簽區分開，然后執行器執行的時候goto到相應的位置處理

6.抽象語法樹->Opcodes

void zend_compile_top_stmt(zend_ast *ast){
    ....
    if (ast->kind == ZEND_AST_STMT_LIST) { //第一次進來一定是這種類型
        zend_ast_list *list = zend_ast_get_list(ast);
        uint32_t i;
        for (i = 0; i < list->children; ++i) {
            zend_compile_top_stmt(list->child[i]);//list各child語句相互獨立，遞歸編譯
        }
        return;
    }
    //各語句編譯入口
    zend_compile_stmt(ast);
    ....
}

1.zend_compile_top_stmt接收語法樹，首先判斷節點類型是否為ZEND_AST_STMT_LIST(表示當前節點下
有多個獨立的節點),若是則進行遞歸
2.當遞歸結束后，調用zend_compile_stmt進行編譯成opcodes

實例:
$a = 123;
$b = "hi~";

echo $a,$b;

注意：這里變量的編號從0、1、2、3...依次遞增的，但是實際使用中并不是直接用的這個下標，而是轉化成了內存偏移量offset，這個是ZEND_CALL_VAR_NUM宏處理的，所以變量偏移量實際是96、112、128...遞增的

pass_two()主要有兩個重要操作：

1.將IS_CONST、IS_VAR、IS_TMP_VAR類型的操作數、返回值轉化為內存偏移量
2.另外一個重要操作就是設置各指令的處理handler

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