认识PHP 7虚拟机(3)

自定义Zend执行引擎的生成

zend_vm_gen.php支持传入参数--without-specializer,当使用该参数时,每个OPCode只会生成一个与之对应的Handler,该Handler中会对操作数做类型判断,然后再对操作数进行读写。

另一个参数是--with-vm-kind=CALL|SWITCH|GOTO,CALL是默认参数。

前面已提到执行引擎是通过一个while循环执行OPCode,每个OPCode中将opline增加1(通常情况下),然后回到while循环中,继续执行下一个OPCode,直到遇到ZEND_RETURN。

如果使用GOTO执行策略:

/* GOTO策略下,execute_ex是一个超大的函数 */
ZEND_API void execute_ex(zend_execute_data *ex)
{
    /* 省略 */

    while (1) {
        /* 省略 */
        goto *(void**)(OPLINE->handler);
        /* 省略 */
    }

    /* 省略 */
}

这里的goto并没有直接使用符号名,其实是goto一个特殊的用法:Labels as Values。

执行引擎中的跳转

当PHP脚本中出现if语句时,是如何跳转到相应的OPCode然后继续执行的?看下面简单的例子:

$a = 8;
if ($a == 9) {
    echo "foo";
} else {
    echo "bar";
}

number of ops:  7
compiled vars:  !0 = $a
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   ASSIGN                                                   !0, 8
   3     1        IS_EQUAL                                         ~2      !0, 9
         2      > JMPZ                                                     ~2, ->5
   4     3    >   ECHO                                                     'foo'
         4      > JMP                                                      ->6
   6     5    >   ECHO                                                     'bar'
         6    > > RETURN                                                   1

当$a != 9时,JMPZ会使当前执行跳转到第5个OPCode,否则JMP会使当前执行跳转到第6个OPCode。其实就是对当前的opline赋值为跳转目标OPCode的地址。

一些性能Tips

这部分内容将展示如何通过查看生成的OPCode优化PHP代码。

echo a concatenation

示例代码:

$foo = 'foo';
$bar = 'bar';

echo $foo . $bar;

#### OPArray:

number of ops:  5
compiled vars:  !0 = $foo, !1 = $bar
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   ASSIGN                                                   !0, 'foo'
   3     1        ASSIGN                                                   !1, 'bar'
   5     2        CONCAT                                           ~4      !0, !1
         3        ECHO                                                     ~4
         4      > RETURN                                                   1

$a和$b的值会被ZEND_CONCAT连接后存储到一个临时变量~4中,然后再echo输出。

CONCAT操作需要分配一块临时的内存,然后做内存拷贝,echo输出后,又要回收这块临时内存。如果把代码改为如下可消除CONCAT:

$foo = 'foo';
$bar = 'bar';

echo $foo , $bar;

#### OPArray:

number of ops:  5
compiled vars:  !0 = $foo, !1 = $bar
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   ASSIGN                                                   !0, 'foo'
   3     1        ASSIGN                                                   !1, 'bar'
   5     2        ECHO                                                     !0
         3        ECHO                                                     !1
         4      > RETURN                                                   1

define()和const

PHP 5.3引入了const关键字。

简单地说:

  • define()是一个函数调用
  • conast是关键字,不会产生函数调用,要比define()轻量许多

    define('FOO', 'foo'); echo FOO;

    number of ops: 7 compiled vars: none line #* E I O op fetch ext return operands

    2 0 E > INIT_FCALL 'define' 1 SEND_VAL 'FOO' 2 SEND_VAL 'foo' 3 DO_ICALL
    3 4 FETCH_CONSTANT ~1 'FOO' 5 ECHO ~1 6 > RETURN 1

如果使用const:

const FOO = 'foo';
echo FOO;

number of ops:  4
compiled vars:  none
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   DECLARE_CONST                                            'FOO', 'foo'
   3     1        FETCH_CONSTANT                                   ~0      'FOO'
         2        ECHO                                                     ~0
         3      > RETURN                                                   1

然而const在使用上有一些限制:

  • const关键字定义常量必须处于最顶端的作用区域,这就意味着不能在函数内,循环内以及if语句之内用const 来定义常量
  • const的操作数必须为IS_CONST类型

动态函数调用

尽量不要使用动态的函数名去调用函数:

function foo() { }
foo();

number of ops:  4
compiled vars:  none
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   NOP                                                      
   3     1        INIT_FCALL                                               'foo'
         2        DO_UCALL                                                 
         3      > RETURN                                                   1

NOP表示不做任何操作,只是将当前opline指向下一条OPCode,编译器产生这条指令是由于历史原因。为何到PHP7还不移除它呢= =

看看使用动态的函数名去调用函数:

function foo() { }
$a = 'foo';
$a();

number of ops:  5
compiled vars:  !0 = $a
line     #* E I O op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------------
   2     0  E >   NOP                                                      
   3     1        ASSIGN                                                   !0, 'foo'
   4     2        INIT_DYNAMIC_CALL                                        !0
         3        DO_FCALL                                      0          
         4      > RETURN                                                   1

不同点在于INIT_FCALL和INIT_DYNAMIC_CALL,看下两个函数的源码:

static ZEND_OPCODE_HANDLER_RET ZEND_FASTCALL ZEND_INIT_FCALL_SPEC_CONST_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
    USE_OPLINE

    zval *fname = EX_CONSTANT(opline->op2);
    zval *func;
    zend_function *fbc;
    zend_execute_data *call;

    fbc = CACHED_PTR(Z_CACHE_SLOT_P(fname)); /* 看下是否已经在缓存中了 */
    if (UNEXPECTED(fbc == NULL)) {
        func = zend_hash_find(EG(function_table), Z_STR_P(fname)); /* 根据函数名查找函数 */
        if (UNEXPECTED(func == NULL)) {
            SAVE_OPLINE();
            zend_throw_error(NULL, "Call to undefined function %s()", Z_STRVAL_P(fname));
            HANDLE_EXCEPTION();
        }
        fbc = Z_FUNC_P(func);
        CACHE_PTR(Z_CACHE_SLOT_P(fname), fbc); /* 缓存查找结果 */
    }

    call = zend_vm_stack_push_call_frame_ex(
        opline->op1.num, ZEND_CALL_NESTED_FUNCTION,
        fbc, opline->extended_value, NULL, NULL);
    call->prev_execute_data = EX(call);
    EX(call) = call;

    ZEND_VM_NEXT_OPCODE();
}

static ZEND_OPCODE_HANDLER_RET ZEND_FASTCALL ZEND_INIT_DYNAMIC_CALL_SPEC_CV_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
    /* 200多行代码,就不贴出来了,会根据CV的类型(字符串、对象、数组)做不同的函数查找 */
}

很显然INIT_FCALL相比INIT_DYNAMIC_CALL要轻量许多。

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