PHP内核学习教程之php opcode内核实现

opcode是计算机指令中的一部分,用于指定要执行的操作, 指令的格式和规范由处理器的指令规范指定。 除了指令本身以外通常还有指令所需要的操作数,可能有的指令不需要显式的操作数。 这些操作数可能是寄存器中的值,堆栈中的值,某块内存的值或者IO端口中的值等等。

通常opcode还有另一种称谓:字节码(byte codes)。 例如Java虚拟机(JVM),.NET的通用中间语言(CIL: Common Intermeditate Language)等等。

1. Opcode简介

opcode是计算机指令中的一部分,用于指定要执行的操作, 指令的格式和规范由处理器的指令规范指定。 除了指令本身以外通常还有指令所需要的操作数,可能有的指令不需要显式的操作数。 这些操作数可能是寄存器中的值,堆栈中的值,某块内存的值或者IO端口中的值等等

通常opcode还有另一种称谓: 字节码(byte codes)。 例如Java虚拟机(JVM),.NET的通用中间语言(CIL: Common Intermeditate Language)等等

PHP中的opcode则属于前面介绍中的后着,PHP是构建在Zend虚拟机(Zend VM)之上的。PHP的opcode就是Zend虚拟机中的指令(基于Zend的中间代码)

Relevant Link:

%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AFOpCode%EF%BC%9F.htm

2. PHP中的Opcode

0x1: 数据结构

在PHP实现内部,opcode由如下的结构体表示

\php-5.6.17\Zend\zend_compile.h

struct _zend_op { opcode_handler_t handler; // 执行该opcode时调用的处理函数 znode_op op1; // opcode所操作的操作数 znode_op op2; // opcode所操作的操作数 znode_op result; ulong extended_value; uint lineno; zend_uchar opcode; // opcode代码 zend_uchar op1_type; zend_uchar op2_type; zend_uchar result_type; };

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

例如如下代码是在编译器遇到print语句的时候进行编译的函数

\php-5.6.17\Zend\zend_compile.c

void zend_do_print(znode *result, const znode *arg TSRMLS_DC) /* {{{ */ { //新创建一条zend_op zend_op *opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC); //将新建的zend_op的返回值类型设置为临时变量(IS_TMP_VAR),因为print中的内存仅仅为了临时输出,并不需要保存 opline->result_type = IS_TMP_VAR; //为临时变量申请空间 opline->result.var = get_temporary_variable(CG(active_op_array)); //指定opcode为ZEND_PRINT opline->opcode = ZEND_PRINT; //将传递进来的参数赋值给这条opcode的第一个操作数 SET_NODE(opline->op1, arg); SET_UNUSED(opline->op2); GET_NODE(result, opline->result); }

0x2: opcode类型: zend_op->zend_uchar opcode

比对汇编语言的概念,每个opcode都对应于一个类型,表明该opcpde的"操作指令",opcode的类型为zend_uchar,zend_uchar实际上就是unsigned char,此字段保存的整形值即为op的编号,用来区分不同的op类型,opcode的可取值都被定义成了宏

/Zend/zend_vm_opcodes.h

#define ZEND_NOP 0 #define ZEND_ADD 1 #define ZEND_SUB 2 #define ZEND_MUL 3 #define ZEND_DIV 4 #define ZEND_MOD 5 #define ZEND_SL 6 #define ZEND_SR 7 #define ZEND_CONCAT 8 #define ZEND_BW_OR 9 #define ZEND_BW_AND 10 #define ZEND_BW_XOR 11 #define ZEND_BW_NOT 12 #define ZEND_BOOL_NOT 13 #define ZEND_BOOL_XOR 14 #define ZEND_IS_IDENTICAL 15 #define ZEND_IS_NOT_IDENTICAL 16 #define ZEND_IS_EQUAL 17 #define ZEND_IS_NOT_EQUAL 18 #define ZEND_IS_SMALLER 19 #define ZEND_IS_SMALLER_OR_EQUAL 20 #define ZEND_CAST 21 #define ZEND_QM_ASSIGN 22 #define ZEND_ASSIGN_ADD 23 #define ZEND_ASSIGN_SUB 24 #define ZEND_ASSIGN_MUL 25 #define ZEND_ASSIGN_DIV 26 #define ZEND_ASSIGN_MOD 27 #define ZEND_ASSIGN_SL 28 #define ZEND_ASSIGN_SR 29 #define ZEND_ASSIGN_CONCAT 30 #define ZEND_ASSIGN_BW_OR 31 #define ZEND_ASSIGN_BW_AND 32 #define ZEND_ASSIGN_BW_XOR 33 #define ZEND_PRE_INC 34 #define ZEND_PRE_DEC 35 #define ZEND_POST_INC 36 #define ZEND_POST_DEC 37 #define ZEND_ASSIGN 38 #define ZEND_ASSIGN_REF 39 #define ZEND_ECHO 40 #define ZEND_PRINT 41 #define ZEND_JMP 42 #define ZEND_JMPZ 43 #define ZEND_JMPNZ 44 #define ZEND_JMPZNZ 45 #define ZEND_JMPZ_EX 46 #define ZEND_JMPNZ_EX 47 #define ZEND_CASE 48 #define ZEND_SWITCH_FREE 49 #define ZEND_BRK 50 #define ZEND_CONT 51 #define ZEND_BOOL 52 #define ZEND_INIT_STRING 53 #define ZEND_ADD_CHAR 54 #define ZEND_ADD_STRING 55 #define ZEND_ADD_VAR 56 #define ZEND_BEGIN_SILENCE 57 #define ZEND_END_SILENCE 58 #define ZEND_INIT_FCALL_BY_NAME 59 #define ZEND_DO_FCALL 60 #define ZEND_DO_FCALL_BY_NAME 61 #define ZEND_RETURN 62 #define ZEND_RECV 63 #define ZEND_RECV_INIT 64 #define ZEND_SEND_VAL 65 #define ZEND_SEND_VAR 66 #define ZEND_SEND_REF 67 #define ZEND_NEW 68 #define ZEND_INIT_NS_FCALL_BY_NAME 69 #define ZEND_FREE 70 #define ZEND_INIT_ARRAY 71 #define ZEND_ADD_ARRAY_ELEMENT 72 #define ZEND_INCLUDE_OR_EVAL 73 #define ZEND_UNSET_VAR 74 #define ZEND_UNSET_DIM 75 #define ZEND_UNSET_OBJ 76 #define ZEND_FE_RESET 77 #define ZEND_FE_FETCH 78 #define ZEND_EXIT 79 #define ZEND_FETCH_R 80 #define ZEND_FETCH_DIM_R 81 #define ZEND_FETCH_OBJ_R 82 #define ZEND_FETCH_W 83 #define ZEND_FETCH_DIM_W 84 #define ZEND_FETCH_OBJ_W 85 #define ZEND_FETCH_RW 86 #define ZEND_FETCH_DIM_RW 87 #define ZEND_FETCH_OBJ_RW 88 #define ZEND_FETCH_IS 89 #define ZEND_FETCH_DIM_IS 90 #define ZEND_FETCH_OBJ_IS 91 #define ZEND_FETCH_FUNC_ARG 92 #define ZEND_FETCH_DIM_FUNC_ARG 93 #define ZEND_FETCH_OBJ_FUNC_ARG 94 #define ZEND_FETCH_UNSET 95 #define ZEND_FETCH_DIM_UNSET 96 #define ZEND_FETCH_OBJ_UNSET 97 #define ZEND_FETCH_DIM_TMP_VAR 98 #define ZEND_FETCH_CONSTANT 99 #define ZEND_GOTO 100 #define ZEND_EXT_STMT 101 #define ZEND_EXT_FCALL_BEGIN 102 #define ZEND_EXT_FCALL_END 103 #define ZEND_EXT_NOP 104 #define ZEND_TICKS 105 #define ZEND_SEND_VAR_NO_REF 106 #define ZEND_CATCH 107 #define ZEND_THROW 108 #define ZEND_FETCH_CLASS 109 #define ZEND_CLONE 110 #define ZEND_RETURN_BY_REF 111 #define ZEND_INIT_METHOD_CALL 112 #define ZEND_INIT_STATIC_METHOD_CALL 113 #define ZEND_ISSET_ISEMPTY_VAR 114 #define ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ 115 #define ZEND_PRE_INC_OBJ 132 #define ZEND_PRE_DEC_OBJ 133 #define ZEND_POST_INC_OBJ 134 #define ZEND_POST_DEC_OBJ 135 #define ZEND_ASSIGN_OBJ 136 #define ZEND_INSTANCEOF 138 #define ZEND_DECLARE_CLASS 139 #define ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS 140 #define ZEND_DECLARE_FUNCTION 141 #define ZEND_RAISE_ABSTRACT_ERROR 142 #define ZEND_DECLARE_CONST 143 #define ZEND_ADD_INTERFACE 144 #define ZEND_DECLARE_INHERITED_CLASS_DELAYED 145 #define ZEND_VERIFY_ABSTRACT_CLASS 146 #define ZEND_ASSIGN_DIM 147 #define ZEND_ISSET_ISEMPTY_PROP_OBJ 148 #define ZEND_HANDLE_EXCEPTION 149 #define ZEND_USER_OPCODE 150 #define ZEND_JMP_SET 152 #define ZEND_DECLARE_LAMBDA_FUNCTION 153 #define ZEND_ADD_TRAIT 154 #define ZEND_BIND_TRAITS 155 #define ZEND_SEPARATE 156 #define ZEND_QM_ASSIGN_VAR 157 #define ZEND_JMP_SET_VAR 158 #define ZEND_DISCARD_EXCEPTION 159 #define ZEND_YIELD 160 #define ZEND_GENERATOR_RETURN 161 #define ZEND_FAST_CALL 162 #define ZEND_FAST_RET 163 #define ZEND_RECV_VARIADIC 164 #define ZEND_SEND_UNPACK 165 #define ZEND_POW 166 #define ZEND_ASSIGN_POW 167

0x3: opcode执行句柄: zend_op->handler

op的执行句柄,其类型为opcode_handler_t

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