第1步:词法分析将PHP代码转换为有意义的标识Token。该步骤的词法分析器使用Re2c实现的。
第2步:语法分析将Token和符合文法规则的代码生成抽象语法树。语法分析器基于Bison实现。语法分析使用了巴科斯范式(BNF)来表达文法规则,Bison借助状态机、状态转移表和压栈、出栈等一系列操作,生成抽象语法树。
第3步:上步的抽象语法树生成对应的opcode,被虚拟机执行。opcode是PHP7定义的一组指令标识,指令对应着相应的handler(处理函数)。当虚拟机调用opcode,会找到opcode背后的处理函数,执行真正的处理。以我们常见的echo语句为例,其对应的opcode便是ZEND_ECHO。
注意:这里为了便于理解词法分析和语法分析过程,将两者分开描述。但实际情况,出于效率考虑,两个过程并非完全独立。
下面,我们通过一段示例代码,来建立PHP7运转的初步理解。
示例代码如下:
<?php
echo "hello world";
这段代码首先会被切割为Token。
- Token
Token是PHP代码被切割成的有意义的标识。本书介绍的PHP7版本中有137 种Token,在zend_language_parser.h文件中做了定义:
/* Tokens. */
#define END 0
#define T_INCLUDE 258
#define T_INCLUDE_ONCE 259
…
#define T_ERROR 392
PHP提供了token_get_all()函数来获取PHP代码被切割后的Token,可以在深入源码学习前,粗略查看PHP代码被切割后的Token。如下代码片段:
<?php
$lan = '<?php $a = 1; echo $a';
$tokens = token_get_all($lan);
foreach ($tokens as $token) {
if (is_array($token)) {
echo "Line {$token[2]}: ", token_name($token[0]), " ('{$token[1]}')", PHP_EOL;
}
}
打印结果为
Line 1: T_OPEN_TAG ('<?php ')
Line 1: T_VARIABLE ('$a')
Line 1: T_WHITESPACE (' ')
Line 1: T_WHITESPACE (' ')
Line 1: T_LNUMBER ('1')
Line 1: T_WHITESPACE (' ')
Line 1: T_ECHO ('echo')
Line 1: T_WHITESPACE (' ')
Line 1: T_VARIABLE ('$a')
二维数组的每个成员数组第一个值token[0]为Token对应的枚举值;第二个值token[1]为Token对应的原始字符串内容;第三个值token[2]为代码对应的行号。
可见,Token就是一个个的“词块”,但是单独存在的词块不能表达完整的语义,还需要借助规则进行组织串联。语法分析器就是这个组织者。它会检查语法、匹配Token,对Token进行关联。
PHP7中,组织串联的产物就是抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST)。
2:AST
AST是PHP7版本新特性。在这之前的版本,PHP代码的执行过程中没有生成AST这一步。PHP7对抽象语法树的支持,实现了PHP编译器和解释器解耦,有效提升了可维护性。
顾名思义,抽象语法树具有树状结构。AST的节点分为多种类型,对应着不同的PHP语法。在当前章节,我们可以认为节点类型是对语法规则的抽象,例如赋值语句,生成的抽象语法树节点为ZEND_AST_ASSIGN。而赋值语句的左右操作数,又将作为ZEND_AST_ASSIGN类型节点的孩子。通过这样的节点关系,构建出抽象语法树。
3: Opcodes
AST扮演了源码到中间代码的临时存储介质的角色,还需要将其转换为opcode,才能被引擎直接执行。Opcode只是单条指令,Opcodes是opcode的集合形式,是PHP执行过程中的中间代码,类似Java中的字节码。生成之后由虚拟机执行。
我们知道,PHP工程优化措施中有个比较常见的“开启Opcache”,指的就是这里的Opcodes的缓存(Opcodes Cache)。通过省去从源码到opcode的阶段,引擎可以直接执行缓存的opcode,以此提升性能。
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