深入理解PHP内核函数的内部结构

Posted 2020-06-14

php的函数包括用户定义的函数、内部函数(print_r count...)、匿名函数、变量函数($func = ‘print_r‘; $func(array(‘a‘,‘b‘));)

PHP内核源码中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

一、用户函数(ZEND_USER_FUNCTION)

　　函数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内核也会帮我们返回NULL。

　　ZEND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，而函数体本事存储于*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，具体结构如下：

typedef union _zend_function {
    zend_uchar type;    /* 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;     //函数类型，如用户自定义则为 #define 
ZEND_USER_FUNCTION 2  
        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的结构体中的op_array存储了该函数中的所有操作，当函数被调用时，ZEND就会将这个op_array中的opline一条条顺序执行，并将最后的结果返回。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存在。

二、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，可以直接执行的函数，以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;

　　在模块初始化的时候，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/zene_API.c文件中的zend_register_function函数，这个函数除了处理函数页也处理类的方法，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ZEND就会调用zend_execute_internal，通过zend_internal_function.handler来执行这个函数。而用户自定义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。不同的扩展模块不同
• type字段，在用户自定义函数中，type字段几乎无用，而内置函数中的type字段作为几种内部函数的区分。

三、变量函数

　　如果一个变量名后边有圆括号，php将寻找与变量的值同名的函数，并且尝试执行。

　　变量函数$func

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

　　编译后中间代码

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(‘i am print_r function.‘);

　　编译后中间代码

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变量，则其生成的中间代码为ZEND_DO_FCALL。其他情况则为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_HADNLER等函数中。

 

四、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。