时间:2021-07-01 10:21:17 帮助过:19人阅读
语言是人们进行沟通和交流的表达符号,每种语言都有专属于自己的符号,表达方式和规则。 就编程语言来说,它也是由特定的符号,特定的表达方式和规则组成。语言的作用是沟通,不管是自然语言,还是编程语言,它们的区别在于自然语言是人与人之间沟通的工具, 而编程语言是人与机器之间的沟通渠道。
就PHP语言来说,它也是一组符合一定规则的约定的指令。 在编程人员将自己的想法以PHP语言实现后,通过PHP的虚拟机(确切的来说应该是PHP的语言引擎Zend)将这些PHP指令转变成C语言 (可以理解为更底层的一种指令集)指令,而C语言又会转变成汇编语言, 最后汇编语言将根据处理器的规则转变成机器码执行。这是一个更高层次抽象的不断具体化,不断细化的过程。
从一种语言到另一种语言的转化称之为编译,这两种语言分别可以称之为源语言和目标语言。 这种编译过程通过发生在目标语言比源语言更低级(或者说更底层)。 语言转化的编译过程是由编译器来完成, 编码器通常被分为一系列的过程:词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等。 前面几个阶段(词法分析、语法分析和语义分析)的作用是分析源程序,我们可以称之为编译器的前端。 后面的几个阶段(中间代码生成、代码优化和目标代码生成)的作用是构造目标程序,我们可以称之为编译器的后端。 一种语言被称为编译类语言,一般是由于在程序执行之前有一个翻译的过程, 其中关键点是有一个形式上完全不同的等价程序生成。 而PHP之所以被称为解释类语言,就是因为并没有这样的一个程序生成, 它生成的是中间代码Opcode,这只是PHP的一种内部数据结构。
二、 PHP代码的执行的过程比如我们写一个简单的程序
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Opocdes4.Execution, 顺次执行Opcodes,每次一条,从而实现PHP脚本的功能。注1: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
注2: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。
对于PHP在开始使用的是Flex,之后改为re2c, MySQL的词法分析使用的Flex,除此之外还有作为UNIX系统标准词法分析器的Lex等。 这些工具都会读进一个代表词法分析器规则的输入字符串流,然后输出以C语言实做的词法分析器源代码。 这里我们只介绍PHP的现版词法分析器,re2c。 在源码目录下的Zend/zend_language_scanner.l 文件是re2c的规则文件, 如果需要修改该规则文件需要安装re2c才能重新编译,生成新的规则文件。Zend/zend_language_scanner.c会根据Zend/zend_language_scanner.l,来输入的 PHP代码进行词法分析,从而得到一个一个的“词”。
从PHP4.2开始提供了一个函数叫token_get_all,这个函数就可以将一段PHP代码 Scanning成Tokens;
我们用下面的代码使用token_get_all函数处理我们开头提到的PHP代码。
";$phpcode = << | |
注:为了便于理解和查看,我使用token_name函数将解析器代号修改成了符号名称说明。
如果有的童鞋想要看原始的,可以将上面代码中的第10,11行代码注释去掉。
解释器代号列表详见:http://www.php.com/manual/zh/tokens.php
得到的结果如下:
Array( [0] => Array ( [0] => T_OPEN_TAG [1] => 1 ) [1] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>2 ) [2] => Array ( [0] => T_ECHO [1] => echo [2] =>2 ) [3] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>2 ) [4] => Array ( [0] => T_CONSTANT_ENCAPSED_STRING [1] =>"Hello World!" [2] =>2 ) [5] => [6] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>2 ) [7] => [8] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>3 ) [9] => Array ( [0] => T_LNUMBER [1] =>1 [2] =>3 ) [10] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>3 ) [11] => [12] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>3 ) [13] => Array ( [0] => T_LNUMBER [1] =>1 [2] =>3 ) [14] => [15] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>3 ) [16] => Array ( [0] => T_ECHO [1] => echo [2] =>4 ) [17] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>4 ) [18] => [19] => Array ( [0] => T_WHITESPACE [1] => [2] =>4 ) [20] => Array ( [0] => T_CLOSE_TAG [1] => ?> [2] =>5 ) )
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三部分的
1、Token ID解释器代号 (也就是在Zend内部的改Token的对应码,比如,T_ECHO,T_STRING)
2、源码中的原来的内容
3、该词在源码中是第几行。
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 2 3 4 |
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 |
Bison是一种通用目的的分析器生成器。它将LALR(1)上下文无关文法的描述转化成分析该文法的C程序。 使用它可以生成解释器,编译器,协议实现等多种程序。 Bison向上兼容Yacc,所有书写正确的Yacc语法都应该可以不加修改地在Bison下工作。 它不但与Yacc兼容还具有许多Yacc不具备的特性。
Bison分析器文件是定义了名为yyparse并且实现了某个语法的函数的C代码。 这个函数并不是一个可以完成所有的语法分析任务的C程序。 除此这外我们还必须提供额外的一些函数: 如词法分析器、分析器报告错误时调用的错误报告函数等等。 我们知道一个完整的C程序必须以名为main的函数开头,如果我们要生成一个可执行文件,并且要运行语法解析器, 那么我们就需要有main函数,并且在某个地方直接或间接调用yyparse,否则语法分析器永远都不会运行。
在PHP源码中,词法分析器的最终是调用re2c规则定义的lex_scan函数,而提供给Bison的函数则为zendlex。 而yyparse被zendparse代替。在PHP实现内部,opcode由如下的结构体表如下:
struct _zend_op {opcode_handler_t handler;// 执行该opcode时调用的处理函数znode result;znode op1;znode op2;ulong extended_value;uint lineno;zend_uchar opcode;// opcode代码};
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。
PHP脚本编译为opcode保存在op_array中,其内部存储的结构如下:
?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |
struct _zend_op_array { /* Common elements */ zend_uchar type; char*function_name;// 如果是用户定义的函数则,这里将保存函数的名字 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; unsignedcharreturn_reference; /* END of common elements */ zend_bool done_pass_two; zend_uint *refcount; zend_op *opcodes;// opcode数组 zend_uint last,size; zend_compiled_variable *vars; intlast_var,size_var; // ... } |
?
1 2 3 4 |
ZEND_APIvoidexecute(zend_op_array *op_array TSRMLS_DC) { // ... 循环执行op_array中的opcode或者执行其他op_array中的opcode } |
前面提到每条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:CALL,SWITCH和GOTO。
PHP默认使用CALL的方式,也就是函数调用的方式, 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, 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。
在我们上面的例子中,我们的PHP代码会被Parsing成:
?
1 2 3 4 5 |
* ZEND_ECHO 'Hello World%21' * ZEND_ADD ~011 * ZEND_ASSIGN !0~0 * ZEND_ECHO !0 * ZEND_RETURN 1 |
?
1 2 3 |
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) |