SitePoint精彩文章推薦：改進(jìn)後的PHP範(fàn)圍運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)

本文經(jīng)作者授權(quán)轉(zhuǎn)載於SitePoint。以下內(nèi)容由Thomas Punt撰寫(xiě)，介紹了PHP範(fàn)圍運(yùn)算符的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)方法。如果您對(duì)PHP內(nèi)部機(jī)制和為喜愛(ài)的編程語(yǔ)言添加功能感興趣，那麼現(xiàn)在正是學(xué)習(xí)的好時(shí)機(jī)！

本文假設(shè)讀者能夠從源代碼構(gòu)建PHP。如果不是這樣，請(qǐng)先閱讀PHP內(nèi)部機(jī)製書(shū)籍的“構(gòu)建PHP”章節(jié)。

在本文的前篇（提示：請(qǐng)確保您已閱讀），我展示了一種在PHP中實(shí)現(xiàn)範(fàn)圍運(yùn)算符的方法。然而，最初的實(shí)現(xiàn)很少是最好的，因此本文旨在探討如何改進(jìn)之前的實(shí)現(xiàn)。

再次感謝Nikita Popov校對(duì)本文！

關(guān)鍵要點(diǎn)

• Thomas Punt重新實(shí)現(xiàn)了PHP中的範(fàn)圍運(yùn)算符，將計(jì)算邏輯從Zend虛擬機(jī)中移出，從而允許在常量表達(dá)式上下文中使用範(fàn)圍運(yùn)算符。
• 此重新實(shí)現(xiàn)能夠在編譯時(shí)（對(duì)於字面量操作數(shù)）或運(yùn)行時(shí)（對(duì)於動(dòng)態(tài)操作數(shù)）進(jìn)行計(jì)算。這不僅為Opcache用戶帶來(lái)了一點(diǎn)好處，而且允許將常量表達(dá)式功能與範(fàn)圍運(yùn)算符一起使用。
• 重新實(shí)現(xiàn)過(guò)程涉及更新詞法分析器、解析器、編譯階段和Zend虛擬機(jī)。詞法分析器實(shí)現(xiàn)保持不變，而解析器實(shí)現(xiàn)與之前部分相同。編譯階段不需要更新Zend/zend_compile.c文件，因?yàn)樗呀?jīng)包含處理二元運(yùn)算的必要邏輯。 Zend虛擬機(jī)已更新為在運(yùn)行時(shí)處理ZEND_RANGE操作碼的執(zhí)行。
• 在本系列的第三部分中，Punt計(jì)劃通過(guò)介紹如何重載此運(yùn)算符來(lái)構(gòu)建此實(shí)現(xiàn)。這將使對(duì)象能夠用作操作數(shù)，並為字符串添加適當(dāng)?shù)闹С帧?

先前實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)

最初的實(shí)現(xiàn)將範(fàn)圍運(yùn)算符的所有邏輯都放在Zend虛擬機(jī)中，這迫使計(jì)算在執(zhí)行ZEND_RANGE操作碼時(shí)純粹在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。這不僅意味著對(duì)於字面量操作數(shù)，計(jì)算不能轉(zhuǎn)移到編譯時(shí)，而且還意味著某些功能根本無(wú)法工作。

在此實(shí)現(xiàn)中，我們將範(fàn)圍運(yùn)算符邏輯從Zend虛擬機(jī)中移出，以便能夠在編譯時(shí)（對(duì)於字面量操作數(shù)）或運(yùn)行時(shí)（對(duì)於動(dòng)態(tài)操作數(shù)）進(jìn)行計(jì)算。這不僅為Opcache用戶帶來(lái)了一點(diǎn)好處，更重要的是允許將常量表達(dá)式功能與範(fàn)圍運(yùn)算符一起使用。

例如：

// 作為常量定義
const AN_ARRAY = 1 |> 100;

// 作為初始屬性定義
class A
{
    private $a = 1 |> 2;
}

// 作為可選參數(shù)的默認(rèn)值：
function a($a = 1 |> 2)
{
    //
}

因此，事不宜遲，讓我們重新實(shí)現(xiàn)範(fàn)圍運(yùn)算符。

更新詞法分析器

詞法分析器實(shí)現(xiàn)保持完全不變。令牌首先在Zend/zend_language_scanner.l（約1200行）中註冊(cè)：

<st_in_scripting>"|>" {
</st_in_scripting>    RETURN_TOKEN(T_RANGE);
}

然後在Zend/zend_language_parser.y（約220行）中聲明：

// 作為常量定義
const AN_ARRAY = 1 |> 100;

// 作為初始屬性定義
class A
{
    private $a = 1 |> 2;
}

// 作為可選參數(shù)的默認(rèn)值：
function a($a = 1 |> 2)
{
    //
}

必須再次通過(guò)進(jìn)入ext/tokenizer目錄並執(zhí)行tokenizer_data_gen.sh文件來(lái)重新生成標(biāo)記器擴(kuò)展。

更新解析器

解析器實(shí)現(xiàn)與之前部分相同。我們?cè)俅瓮ㄟ^(guò)將T_RANGE令牌添加到以下行的末尾來(lái)聲明運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性（約70行）：

<st_in_scripting>"|>" {
</st_in_scripting>    RETURN_TOKEN(T_RANGE);
}

然後，我們?cè)俅胃耬xpr_without_variable產(chǎn)生式規(guī)則，但這次語(yǔ)義動(dòng)作（花括號(hào)內(nèi)的代碼）將略有不同。使用以下代碼更新它（我將其放在T_SPACESHIP規(guī)則下方，約930行）：

%token T_RANGE           "|> (T_RANGE)"

這次，我們使用了zend_ast_create_binary_op函數(shù)（而不是zend_ast_create函數(shù)），它為我們創(chuàng)建了一個(gè)ZEND_AST_BINARY_OP節(jié)點(diǎn)。 zend_ast_create_binary_op採(cǎi)用一個(gè)操作碼名稱(chēng)，該名稱(chēng)將在編譯階段用於區(qū)分二元運(yùn)算。

由於我們現(xiàn)在正在重用ZEND_AST_BINARY_OP節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，因此無(wú)需像之前在Zend/zend_ast.h文件中那樣定義新的ZEND_AST_RANGE節(jié)點(diǎn)類(lèi)型。

更新編譯階段

這次，無(wú)需更新Zend/zend_compile.c文件，因?yàn)樗呀?jīng)包含處理二元運(yùn)算的必要邏輯。因此，我們只需通過(guò)將我們的運(yùn)算符設(shè)為ZEND_AST_BINARY_OP節(jié)點(diǎn)來(lái)重用此邏輯。

以下是zend_compile_binary_op函數(shù)的簡(jiǎn)化版本：

%nonassoc T_IS_EQUAL T_IS_NOT_EQUAL T_IS_IDENTICAL T_IS_NOT_IDENTICAL T_SPACESHIP T_RANGE

正如我們所看到的，它與我們上次創(chuàng)建的zend_compile_range函數(shù)非常相似。兩個(gè)重要的區(qū)別在於如何獲取操作碼類(lèi)型以及當(dāng)兩個(gè)操作數(shù)都是字面量時(shí)會(huì)發(fā)生什麼。

操作碼類(lèi)型這次是從AST節(jié)點(diǎn)獲取的（而不是像上次那樣硬編碼），因?yàn)閆END_AST_BINARY_OP節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)此值（如新的產(chǎn)生式規(guī)則的語(yǔ)義動(dòng)作所示）以區(qū)分二元運(yùn)算。當(dāng)兩個(gè)操作數(shù)都是字面量時(shí)，將調(diào)用zend_try_ct_eval_binary_op函數(shù)。此函數(shù)如下所示：

    |   expr T_RANGE expr
            { $$ = zend_ast_create_binary_op(ZEND_RANGE, , ); }

該函數(shù)根據(jù)操作碼類(lèi)型從Zend/zend_opcode.c中的get_binary_op函數(shù)（源代碼）獲取回調(diào)。這意味著我們需要接下來(lái)更新此函數(shù)以適應(yīng)ZEND_RANGE操作碼。將以下case語(yǔ)句添加到get_binary_op函數(shù)（約750行）：

void zend_compile_binary_op(znode *result, zend_ast *ast) /* {{{ */
{
    zend_ast *left_ast = ast->child[0];
    zend_ast *right_ast = ast->child[1];
    uint32_t opcode = ast->attr;

    znode left_node, right_node;
    zend_compile_expr(&left_node, left_ast);
    zend_compile_expr(&right_node, right_ast);

    if (left_node.op_type == IS_CONST && right_node.op_type == IS_CONST) {
        if (zend_try_ct_eval_binary_op(&result->u.constant, opcode,
                &left_node.u.constant, &right_node.u.constant)
        ) {
            result->op_type = IS_CONST;
            zval_ptr_dtor(&left_node.u.constant);
            zval_ptr_dtor(&right_node.u.constant);
            return;
        }
    }

    do {
        // redacted code
        zend_emit_op_tmp(result, opcode, &left_node, &right_node);
    } while (0);
}
/* }}} */

現(xiàn)在我們必須定義range_function函數(shù)。這將在Zend/zend_operators.c文件中與所有其他運(yùn)算符一起完成：

static inline zend_bool zend_try_ct_eval_binary_op(zval *result, uint32_t opcode, zval *op1, zval *op2) /* {{{ */
{
    binary_op_type fn = get_binary_op(opcode);

    /* don't evaluate division by zero at compile-time */
    if ((opcode == ZEND_DIV || opcode == ZEND_MOD) &&
        zval_get_long(op2) == 0) {
        return 0;
    } else if ((opcode == ZEND_SL || opcode == ZEND_SR) &&
        zval_get_long(op2)      return 0;
    }

    fn(result, op1, op2);
    return 1;
}
/* }}} */

函數(shù)原型包含兩個(gè)新的宏：ZEND_API和ZEND_FASTCALL。 ZEND_API用於通過(guò)使函數(shù)可用於編譯為共享對(duì)象的擴(kuò)展來(lái)控制函數(shù)的可見(jiàn)性。 ZEND_FASTCALL用於確保使用更高效的調(diào)用約定，其中前兩個(gè)參數(shù)將使用寄存器而不是堆棧傳遞（對(duì)於x86上的64位構(gòu)建比32位構(gòu)建更相關(guān)）。

函數(shù)體與我們?cè)谏弦黄恼轮械腪end/zend_vm_def.h文件中所擁有的非常相似。 VM特定的內(nèi)容不再存在，包括HANDLE_EXCEPTION宏調(diào)用（已替換為return FAILURE;），並且ZEND_VM_NEXT_OPCODE_CHECK_EXCEPTION宏調(diào)用已被完全刪除（此檢查和操作需要保留在VM中，因此宏將稍後從VM代碼中調(diào)用）。此外，如前所述，我們避免使用GET_OPn_ZVAL_PTR偽宏（而不是GET_OPn_ZVAL_PTR_DEREF）在VM中處理引用。

另一個(gè)值得注意的區(qū)別是我們正在對(duì)兩個(gè)操作數(shù)應(yīng)用ZVAL_DEFEF以確保正確處理引用。這以前是在VM內(nèi)部使用偽宏GET_OPn_ZVAL_PTR_DEREF完成的，但現(xiàn)在已轉(zhuǎn)移到此函數(shù)中。這樣做不是因?yàn)樗诰幾g時(shí)需要（因?yàn)閷?duì)於編譯時(shí)處理，兩個(gè)操作數(shù)都必須是字面量，並且它們不能被引用），而是因?yàn)樗勾a庫(kù)中的其他位置能夠安全地調(diào)用range_function，而無(wú)需擔(dān)心引用處理。因此，大多數(shù)運(yùn)算符函數(shù)（除了性能至關(guān)重要的地方）都執(zhí)行引用處理，而不是在其VM操作碼定義中執(zhí)行。

最後，我們必須將range_function原型添加到Zend/zend_operators.h文件：

// 作為常量定義
const AN_ARRAY = 1 |> 100;

// 作為初始屬性定義
class A
{
    private $a = 1 |> 2;
}

// 作為可選參數(shù)的默認(rèn)值：
function a($a = 1 |> 2)
{
    //
}

更新Zend虛擬機(jī)

現(xiàn)在我們必須再次更新Zend虛擬機(jī)以在運(yùn)行時(shí)處理ZEND_RANGE操作碼的執(zhí)行。將以下代碼放在Zend/zend_vm_def.h（底部）：

<st_in_scripting>"|>" {
</st_in_scripting>    RETURN_TOKEN(T_RANGE);
}

（同樣，操作碼編號(hào)必須比當(dāng)前最高操作碼編號(hào)大一，這可以在Zend/zend_vm_opcodes.h文件的底部看到。）

這次的定義要短得多，因?yàn)樗泄ぷ鞫荚趓ange_function中處理。我們只需調(diào)用此函數(shù)，傳入當(dāng)前opline的結(jié)果操作數(shù)即可保存計(jì)算值。從range_function中刪除的異常檢查和跳到下一個(gè)操作碼仍在VM中由對(duì)ZEND_VM_NEXT_OPCODE_CHECK_EXCEPTION的調(diào)用處理。此外，如前所述，我們避免使用GET_OPn_ZVAL_PTR偽宏（而不是GET_OPn_ZVAL_PTR_DEREF）在VM中處理引用。

現(xiàn)在通過(guò)執(zhí)行Zend/zend_vm_gen.php文件重新生成VM。

最後，漂亮打印機(jī)需要再次更新Zend/zend_ast.c文件。通過(guò)指定新運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)為170來(lái)更新優(yōu)先級(jí)表註釋?zhuān)s520行）：

%token T_RANGE           "|> (T_RANGE)"

然後，在zend_ast_export_ex函數(shù)中插入一個(gè)case語(yǔ)句，以在ZEND_AST_BINARY_OP case語(yǔ)句中處理ZEND_RANGE操作碼（約1300行）：

%nonassoc T_IS_EQUAL T_IS_NOT_EQUAL T_IS_IDENTICAL T_IS_NOT_IDENTICAL T_SPACESHIP T_RANGE

結(jié)論

本文展示了一種實(shí)現(xiàn)範(fàn)圍運(yùn)算符的替代方法，其中計(jì)算邏輯已從VM中移出。這具有能夠在常量表達(dá)式上下文中使用範(fàn)圍運(yùn)算符的優(yōu)點(diǎn)。

本系列文章的第三部分將在此實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建，介紹如何重載此運(yùn)算符。這將允許對(duì)像用作操作數(shù)（例如來(lái)自GMP庫(kù)的對(duì)像或?qū)崿F(xiàn)__toString方法的對(duì)象）。它還將展示如何為字符串添加適當(dāng)?shù)?/em>支持（不像PHP當(dāng)前範(fàn)圍函數(shù)中看到的支持）。但就目前而言，我希望這能很好地演示ZE在將運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)到PHP中時(shí)的一些更深層次的方面。

以上是重新實(shí)現(xiàn)PHP中的範(fàn)圍運(yùn)算符的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！