PHP内核探索:函数的内部结构

在其内部可以实现各种语句的执行
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在PHP中,函数有自己的作用域,同时在其内部可以实现各种语句的执行,最后返回最终结果值。 在PHP的源码中可以发现,PHP内核将函数分为以下类型:

#define ZEND_INTERNAL_FUNCTION              1
#define ZEND_USER_FUNCTION                  2  
#define ZEND_OVERLOADED_FUNCTION            3
#define ZEND_EVAL_CODE                      4
#define ZEND_OVERLOADED_FUNCTION_TEMPORARY  5

其中的ZEND_USER_FUNCTION是用户函数,ZEND_INTERNAL_FUNCTION是内置的函数。也就是说PHP将内置的函数和用户定义的函数分别保存。

用户函数(ZEND_USER_FUNCTION)

用户自定义函数是非常常用的函数种类,如下面的代码,定义了一个用户自定义的函数:

<?php 
function nowamagic( $name ){
    $return = "Hi! " . $name;
    echo $return;
    return $return;
}
 
?>

这个示例中,对自定义函数传入了一个参数,并将其与Hi! 一起输出并做为返回值返回。 从这个例子可以看出函数的基本特点:运行时声明、可以传参数、有值返回。 当然,有些函数只是进行一些操作,并不一定显式的有返回值,在PHP的实现中,即使没有显式的返回, PHP内核也会“帮你“返回NULL。

ZE在执行过程中,会将运行时信息存储于_zend_execute_data中:

struct _zend_execute_data {
    //...省略部分代码
    zend_function_state function_state;
    zend_function *fbc; /* Function Being Called */
    //...省略部分代码
};

在程序初始化的过程中,function_state也会进行初始化,function_state由两个部分组成:

typedef struct _zend_function_state {
    zend_function *function;
    void **arguments;
} zend_function_state;

**arguments是一个指向函数参数的指针,而函数体本身则存储于*function中, *function是一个zend_function结构体, 它最终存储了用户自定义函数的一切信息,它的具体结构是这样的:

typedef union _zend_function {
    zend_uchar type;    /* 如用户自定义则为 #define ZEND_USER_FUNCTION 2
                            MUST be the first element of this struct! */
 
    struct {
        zend_uchar type;  /* never used */
        char *function_name;    //函数名称
        zend_class_entry *scope; //函数所在的类作用域
        zend_uint fn_flags;     // 作为方法时的访问类型等,如ZEND_ACC_STATIC等  
        union _zend_function *prototype; //函数原型
        zend_uint num_args;     //参数数目
        zend_uint required_num_args; //需要的参数数目
        zend_arg_info *arg_info;  //参数信息指针
        zend_bool pass_rest_by_reference;
        unsigned char return_reference;  //返回值 
    } common;
 
    zend_op_array op_array;   //函数中的操作
    zend_internal_function internal_function;  
} zend_function;

zend_function的结构中的op_array存储了该函数中所有的操作,当函数被调用时,ZE就会将这个op_array中的opline一条条顺次执行, 并将最后的返回值返回。 从VLD扩展中查看的关于函数的信息可以看出,函数的定义和执行是分开的,一个函数可以作为一个独立的运行单元而存在。

内部函数(ZEND_INTERNAL_FUNCTION)

ZEND_INTERNAL_FUNCTION函数是由扩展或者Zend/PHP内核提供的,用“C/C++”编写的,可以直接执行的函数。如下为内部函数的结构:

typedef struct _zend_internal_function {
    /* Common elements */
    zend_uchar type;
    char * function_name;
    zend_class_entry *scope;
    zend_uint fn_flags;
    union _zend_function *prototype;
    zend_uint num_args;
    zend_uint required_num_args;
    zend_arg_info *arg_info;
    zend_bool pass_rest_by_reference;
    unsigned char return_reference;
    /* END of common elements */
 
    void (*handler)(INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS);
    struct _zend_module_entry *module;
} zend_internal_function;

最常见的操作是在模块初始化时,ZE会遍历每个载入的扩展模块,然后将模块中function_entry中指明的每一个函数(module->functions), 创建一个zend_internal_function结构, 并将其type设置为ZEND_INTERNAL_FUNCTION,将这个结构填入全局的函数表(HashTable结构); 函数设置及注册过程见 Zend/zend_API.c文件中的zend_register_functions函数。这个函数除了处理函数,也处理类的方法,包括那些魔术方法。

内部函数的结构与用户自定义的函数结构基本类似,有一些不同,

  • 调用方法,handler字段. 如果是ZEND_INTERNAL_FUNCTION, 那么ZE就调用zend_execute_internal,通过zend_internal_function.handler来执行这个函数。 而用户自定义的函数需要生成中间代码,然后通过中间代码映射到相对就把方法调用。
  • 内置函数在结构中多了一个module字段,表示属于哪个模块。不同的扩展其模块不同。
  • type字段,在用户自定义的函数中,type字段几科无用,而内置函数中的type字段作为几种内部函数的区分。

变量函数

PHP 支持变量函数的概念。这意味着如果一个变量名后有圆括号,PHP 将寻找与变量的值同名的函数,并且将尝试执行它。 除此之外,这个可以被用于实现回调函数,函数表等。 对比使用变量函数和内部函数的调用:

变量函数$func

$func = 'print_r';
$func('i am print_r function.');

通过VLD来查看这段代码编译后的中间代码:

function name:  (null)
number of ops:  9
compiled vars:  !0 = $func
line     # *  op                           fetch          ext  return  operands
--------------------------------------------------------------------------------
-
   2     0  >   EXT_STMT
         1      ASSIGN                                                   !0, 'print_r'
   3     2      EXT_STMT
         3      INIT_FCALL_BY_NAME                                       !0
         4      EXT_FCALL_BEGIN
         5      SEND_VAL                                                 'i+am+print_r+function.'
         6      DO_FCALL_BY_NAME                              1
         7      EXT_FCALL_END
         8    > RETURN                                                   1

内部函数print_r

print_r('i am print_r function.');

通过VLD来查看这段代码编译后的中间代码:

function name:  (null)
number of ops:  6
compiled vars:  none
line     # *  op                           fetch          ext  return  operands
--------------------------------------------------------------------------------
-
   2     0  >   EXT_STMT
         1      EXT_FCALL_BEGIN
         2      SEND_VAL                                                 'i+am+print_r+function.'
         3      DO_FCALL                                      1          'print_r'
         4      EXT_FCALL_END
         5    > RETURN                                                   1

对比发现,二者在调用的中间代码上存在一些区别。变量函数是DO_FCALL_BY_NAME,而内部函数是DO_FCALL。 这在语法解析时就已经决定了, 见Zend/zend_complie.c文件的zend_do_end_function_call函数中部分代码:

if (!is_method && !is_dynamic_fcall && function_name->op_type==IS_CONST) {
        opline->opcode = ZEND_DO_FCALL;
        opline->op1 = *function_name;
        ZVAL_LONG(&opline->op2.u.constant, zend_hash_func(Z_STRVAL(function_name->u.constant), Z_STRLEN(function_name->u.constant) + 1));
    } else {
        opline->opcode = ZEND_DO_FCALL_BY_NAME;
        SET_UNUSED(opline->op1);
    }

如果不是方法,并且不是动态调用,并且函数名为字符串常量,则其生成的中间代码为ZEND_DO_FCALL。其它情况则为ZEND_DO_FCALL_BY_NAME。 另外将变量函数作为回调函数,其处理过程在Zend/zend_complie.c文件的zend_do_pass_param函数中。 最终会体现在中间代码执行过程中的 ZEND_SEND_VAL_SPEC_CONST_HANDLER 等函数中。

匿名函数

匿名函数是一类不需要指定表示符,而又可以被调用的函数或子例程,匿名函数可以方便的作为参数传递给其他函数。

延伸阅读

此文章所在专题列表如下:

  1. PHP内核探索:从SAPI接口开始
  2. PHP内核探索:一次请求的开始与结束
  3. PHP内核探索:一次请求生命周期
  4. PHP内核探索:单进程SAPI生命周期
  5. PHP内核探索:多进程/线程的SAPI生命周期
  6. PHP内核探索:Zend引擎
  7. PHP内核探索:再次探讨SAPI
  8. PHP内核探索:Apache模块介绍
  9. PHP内核探索:通过mod_php5支持PHP
  10. PHP内核探索:Apache运行与钩子函数
  11. PHP内核探索:嵌入式PHP
  12. PHP内核探索:PHP的FastCGI
  13. PHP内核探索:如何执行PHP脚本
  14. PHP内核探索:PHP脚本的执行细节
  15. PHP内核探索:操作码OpCode
  16. PHP内核探索:PHP里的opcode
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  18. PHP内核探索:变量概述
  19. PHP内核探索:变量存储与类型
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  21. PHP内核探索:理解Zend里的哈希表
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  23. PHP内核探索:翻译一篇HashTables文章
  24. PHP内核探索:哈希碰撞攻击是什么?
  25. PHP内核探索:常量的实现
  26. PHP内核探索:变量的存储
  27. PHP内核探索:变量的类型
  28. PHP内核探索:变量的值操作
  29. PHP内核探索:变量的创建
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  32. PHP内核探索:变量的类型转换
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  34. PHP内核探索:静态变量的实现
  35. PHP内核探索:变量类型提示
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  37. PHP内核探索:变量赋值与销毁
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  44. PHP内核探索:Zend内存管理器
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  48. PHP内核探索:PHP5.3的垃圾回收机制
  49. PHP内核探索:内存管理中的cache
  50. PHP内核探索:写时复制COW机制
  51. PHP内核探索:数组与链表
  52. PHP内核探索:使用哈希表API
  53. PHP内核探索:数组操作
  54. PHP内核探索:数组源码分析
  55. PHP内核探索:函数的分类
  56. PHP内核探索:函数的内部结构
  57. PHP内核探索:函数结构转换
  58. PHP内核探索:定义函数的过程
  59. PHP内核探索:函数的参数
  60. PHP内核探索:zend_parse_parameters函数
  61. PHP内核探索:函数返回值
  62. PHP内核探索:形参return value
  63. PHP内核探索:函数调用与执行
  64. PHP内核探索:引用与函数执行
  65. PHP内核探索:匿名函数及闭包
  66. PHP内核探索:面向对象开篇
  67. PHP内核探索:类的结构和实现
  68. PHP内核探索:类的成员变量
  69. PHP内核探索:类的成员方法
  70. PHP内核探索:类的原型zend_class_entry
  71. PHP内核探索:类的定义
  72. PHP内核探索:访问控制
  73. PHP内核探索:继承,多态与抽象类
  74. PHP内核探索:魔术函数与延迟绑定
  75. PHP内核探索:保留类与特殊类
  76. PHP内核探索:对象
  77. PHP内核探索:创建对象实例
  78. PHP内核探索:对象属性读写
  79. PHP内核探索:命名空间
  80. PHP内核探索:定义接口
  81. PHP内核探索:继承与实现接口
  82. PHP内核探索:资源resource类型
  83. PHP内核探索:Zend虚拟机
  84. PHP内核探索:虚拟机的词法解析
  85. PHP内核探索:虚拟机的语法分析
  86. PHP内核探索:中间代码opcode的执行
  87. PHP内核探索:代码的加密与解密
  88. PHP内核探索:zend_execute的具体执行过程
  89. PHP内核探索:变量的引用与计数规则
  90. PHP内核探索:新垃圾回收机制说明

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