深入理解PHP原理之Opcodes

・ 作者:laruence(http://www.laruence.com/)
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    最近要给Yahoo的同事们做一个关于PHP和Apache处理请求的内部机制的讲座，刚好写了些关于Opcodes的文字，就发上来了，这个文章基于 Sara Golemon的 Understanding OPcode
    Opcode是一种PHP脚本编译后的中间语言，就像Java的ByteCode,或者.NET的MSL，举个例子，比如你写下了如下的PHP代码：
<?php
echo
"Hello World";
   $a = 1 + 1;
   echo
$a;
?>

  PHP执行这段代码会经过如下4个步骤(确切的来说，应该是PHP的语言引擎Zend)
1.         Scanning(Lexing) ,将PHP代码转换为语言片段(Tokens)
2.         Parsing, 将Tokens转换成简单而有意义的表达式
3.         Compilation, 将表达式编译成Opocdes
4.         Execution, 顺次执行Opcodes，每次一条，从而实现PHP脚本的功能。
   题外话:现在有的Cache比如APC,可以使得PHP缓存住Opcodes，这样，每次有请求来临的时候，就不需要重复执行前面3步，从而能大幅的提高PHP的执行速度。
那什么是Lexing? 学过编译原理的同学都应该对编译原理中的词法分析步骤有所了解，Lex就是一个词法分析的依据表。Zend/zend_language_scanner.c会根据Zend/zend_language_scanner.l(Lex文件),来对输入的PHP代码进行词法分析，从而得到一个一个的“词”，PHP4.2开始提供了一个函数叫token_get_all,这个函数就可以讲一段PHP代码Scanning成Tokens；
  如果用这个函数处理我们开头提到的PHP代码，将会得到如下结果:
Array
(
[0] => Array
(
[0] => 367
[1] =>  Array
(
[0] => 316
[1] => echo
)
[2] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[3] => Array
(
[0] => 315
[1] => "Hello World"
)
[4] => ;

    [5] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[6] => =

    [7] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[8] => Array
(
[0] => 305
[1] => 1
)
[9] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[10] => +

    [11] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[12] => Array
(
[0] => 305
[1] => 1
)
[13] => ;

    [14] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[15] => Array
(
[0] => 316
[1] => echo
)
[16] => Array
(
[0] => 370
[1] =>

        )
[17] => ;

)
?>

分析这个返回结果我们可以发现，源码中的字符串，字符，空格，都会原样返回。每个源代码中的字符，都会出现在相应的顺序处。而，其他的比如标签，操作符，语句，都会被转换成一个包含俩部分的Array: Token ID(也就是在Zend内部的改Token的对应码，比如,T_ECHO,T_STRING)，和源码中的原来的内容。
  接下来，就是Parsing阶段了，Parsing首先会丢弃Tokens Array中的多于的空格，然后将剩余的Tokens转换成一个一个的简单的表达式
1.         echo a constant string
2.         add two numbers together
3.         store the result of the prior expression to a variable
4.         echo a variable
然后就改Compilation阶段了，它会把Tokens编译成一个个op_array, 每个op_arrayd包含如下5个部分：
1.         Opcode数字的标识，指明了每个op_array的操作类型，比如add , echo
2.         结果       存放Opcode结果
3.         操作数1  给Opcode的操作数
4.         操作数2
5.         扩展值   1个整形用来区别被重载的操作符
  比如，我们的PHP代码会被Parsing成:
* ZEND_ECHO     'Hello
World'
    * ZEND_ADD       ~0
1
1
    * ZEND_ASSIGN  !0 ~0
    * ZEND_ECHO     !0

呵呵，你可能会问了，我们的$a去那里了？
       恩，这个要介绍操作数了，每个操作数都是由以下俩个部分组成：
a)         op_type : 为IS_CONST, IS_TMP_VAR, IS_VAR, IS_UNUSED, or IS_CV
b)        u,一个联合体，根据op_type的不同，分别用不同的类型保存了这个操作数的值(const)或者左值(var)
       而对于var来说，每个var也不一样
       IS_TMP_VAR, 顾名思义，这个是一个临时变量，保存一些op_array的结果，以便接下来的op_array使用，这种的操作数的u保存着一个指向变量表的一个句柄（整数），这种操作数一般用~开头，比如~0,表示变量表的0号未知的临时变量
IS_VAR 这种就是我们一般意义上的变量了,他们以$开头表示
IS_CV 表示ZE2.1/PHP5.1以后的编译器使用的一种cache机制，这种变量保存着被它引用的变量的地址，当一个变量第一次被引用的时候，就会被CV起来，以后对这个变量的引用就不需要再次去查找active符号表了，CV变量以！开头表示。
   这么看来，我们的$a被优化成!0了。

没什么反响么，

编绎原理。只能遗憾从前有时间的时候没有去研究了。

大家都知道PHP在web应用中的速度很快，但是为什么会快，很多人可能不太了解。  laruence 在这里给大家介绍了php 的 opcodes -- ZEND 引擎优化代码解析的核心原理。ZEND 引擎的研究目前在国内还很少人搞，我也看到了 laruence 朋友的另一篇关于PHP扩展的文章，看来你对PHP的核心技术很有研究，期望能更深入的做些研究， 并把成果贡献给大家，分享分享，哈哈。

[ 本帖最后由 laruence 于 2008-8-21 11:26 编辑 ]

看看

laruence同学是个好同学

虽然不怎么理解，但绝对是好东西

谢谢楼主，学习了

这类知识也真的很有用，慢慢的积累，一起会很有好处，再次感谢楼主

多写楼主