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PHP内核学习教程之php opcode内核实现(php内核剖析)

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opcode是计算机指令中的一部分,用于指定要执行的操作, 指令的格式和规范由处理器的指令规范指定。 除了指令本身以外通常还有指令所需要的操作数,可能有的指令不需要显式的操作数。 这些操作数可能是寄存器中的值,堆栈中的值,某块内存的值或者IO端口中的值等等。

通常opcode还有另一种称谓:字节码(byte codes)。 例如Java虚拟机(JVM),.NET的通用中间语言(CIL: Common Intermeditate Language)等等。

1. Opcode简介

opcode是计算机指令中的一部分,用于指定要执行的操作, 指令的格式和规范由处理器的指令规范指定。 除了指令本身以外通常还有指令所需要的操作数,可能有的指令不需要显式的操作数。 这些操作数可能是寄存器中的值,堆栈中的值,某块内存的值或者IO端口中的值等等

通常opcode还有另一种称谓: 字节码(byte codes)。 例如Java虚拟机(JVM),.NET的通用中间语言(CIL: Common Intermeditate Language)等等

PHP中的opcode则属于前面介绍中的后着,PHP是构建在Zend虚拟机(Zend VM)之上的。PHP的opcode就是Zend虚拟机中的指令(基于Zend的中间代码)

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2. PHP中的Opcode

0x1: 数据结构

在PHP实现内部,opcode由如下的结构体表示

php-5.6.Zendzend_compile.h

和CPU的指令类似,有一个标示指令的opcode字段,以及这个opcode所操作的操作数,PHP不像汇编那么底层, 在脚本实际执行的时候可能还需要其他更多的信息,extended_value字段就保存了这类信息, 其中的result域则是保存该指令执行完成后的结果

例如如下代码是在编译器遇到print语句的时候进行编译的函数

php-5.6.Zendzend_compile.c

0x2: opcode类型: zend_op->zend_uchar opcode

比对汇编语言的概念,每个opcode都对应于一个类型,表明该opcpde的"操作指令",opcode的类型为zend_uchar,zend_uchar实际上就是unsigned char,此字段保存的整形值即为op的编号,用来区分不同的op类型,opcode的可取值都被定义成了宏

/Zend/zend_vm_opcodes.h

PHP内核学习教程之php opcode内核实现(php内核剖析)

0x3: opcode执行句柄: zend_op->handler

op的执行句柄,其类型为opcode_handler_t

typedef int (ZEND_FASTCALL *opcode_handler_t) (ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS); 这个函数指针为op定义了执行方式,每一种opcode字段都对应一个种类的handler,比如如果$a = 1;这样的代码生成的op,操作数为const和cv,最后就能确定handler为函数ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_HANDLER

/Zend/zend_vm_execute.h

0x4: opcpde操作数znode

操作数字段是_zend_op类型中比较重要的部分了,其中op1,op2,result三个操作数定义为znode类型

php-5.6.Zendzend_compile.h

0x5: opcode编译后数组op_array

在zend_do_print函数中的第一行,我们注意到下面这行代码

PHP脚本代码被编译后产生的opcode保存在op_array中,其内部存储的结构如下

php-5.6.Zendzend_compile.h

整个PHP脚本代码被编译后的opcodes保存在这里,在执行的时候由下面的execute函数执行

每条opcode都有一个opcode_handler_t的函数指针字段,用于执行该opcode,PHP有三种方式来进行opcode的处理

1. CALL: PHP默认使用CALL的方式,也就是函数调用的方式2. SWITCH: 由于opcode执行是每个PHP程序频繁需要进行的操作,可以使用SWITCH或者GOTO的方式来分发3. GOTO: 通常GOTO的效率相对会高一些,不过效率是否提高依赖于不同的CPU 实际上我们会发现,在/zend/zend_language_parser.c中就是Zend的opcode翻译解释执行过程,其中包含了call、switch、goto三种opcode执行方式

这就是PHP为什么称之为解释型语言的内核原理,PHP在完成Lex词法解析后,在语法解析即生成产生式的时候,直接通过call、switch、goto的方式调用zend api进行即使解释执行

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3. opcode翻译执行(即时解释执行)

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以上所述本文给大家介绍的PHP内核学习教程之php opcode内核实现的相关知识,希望对大家有所帮助。

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