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php原始碼之路第四章第一節( 函式的內部結構)

    函式是一種可以在任何被需要的時候執行的程式碼塊。它不僅僅包括使用者自定義的函式,還包括程式語言實現的庫函式。

使用者定義的函式
如下所示手冊中的展示函式用途的虛擬碼
    function foo($arg_1, $arg_2, ..., $arg_n) {
    echo "Example function.\n";
    return $retval;
}
任何有效的 PHP 程式碼都可以編寫在函式內部,甚至包括其它函式和類定義。

內部函式

    PHP 有很多標準的函式和結構。如我們常見的count、strpos、implode等函式,這些都是標準函式,它們都是由標準擴充套件提供的;如我們經常用到的isset、empty、eval等函式,這些結構被稱之為語言結構。還有一些函式需要和特定的PHP擴充套件模組一起編譯並開啟,否則無法使用。也就是有些擴充套件是可選的。

標準函式的實現存放在ext/standard擴充套件目錄中。

匿名函式

    有時我們的一代程式碼並不需要為它指定一個名稱,而只需要它完成特定的工作,匿名函式的作用是為了擴大函式的使用功能,在PHP 5.3以前,傳遞函式回撥的方式,我們只有兩種選擇:

字串的函式名 

    使用create_function建立的返回 
    在PHP5.3以後,我們多了一個選擇--Closure。在實現上PHP 5.3中對匿名函式的支援,採用的是把要保持的外部變數,做為Closure物件的”Static屬性”來實現的。

變數函式
PHP 支援變數函式的概念。這意味著如果一個變數名後有圓括號,PHP 將尋找與變數的值同名的函式,並且將嘗試執行它。除此之外,這個可以被用於實現回撥函式,函式表等。一個變數函式的簡單例子:
$func = 'print_r';
$func('i am print_r function.');
變數函式不能用於語言結構(echo等)

    下面我們將開始關注函式在PHP中具體實現,函式的內部結構,函式的呼叫,引數傳遞以及函式返回值等。

函式的內部結構

在PHP中,函式有自己的作用域,同時在其內部可以實現各種語句的執行,最後返回最終結果值。在PHP的原始碼中可以發現,Zend引擎將函式分為以下型別:
    #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
其中的ZEND_USER_FUNCTION是使用者函式,ZEND_INTERNAL_FUNCTION是內建的函式。也就是說PHP將內建的函式和使用者定義的函式分別儲存。

1.使用者函式(ZEND_USER_FUNCTION)
使用者自定義函式是非常常用的函式種類,如下面的程式碼,定義了一個使用者自定義的函式:
<?php 

function tipi( $name ){
    $return = "Hi! " . $name;
    echo $return;
    return $return;
}

?>
這個示例中,對自定義函式傳入了一個引數,並將其與Hi! 一起輸出並做為返回值返回。從這個例子可以看出函式的基本特點:執行時宣告、可以傳引數、有值返回。當然,有些函式只是進行一些操作,並不一定顯式的有返回值,在PHP的實現中,即使沒有顯式的返回, Zend引擎也會“幫你“返回NULL。

ZE在執行過程中,會將執行時資訊儲存於_zend_execute_data中:
    struct _zend_execute_data {
        //...省略部分程式碼
        zend_function_state function_state;
        zend_function *fbc; /* Function Being Called */
        //...省略部分程式碼
    };
在程式初始化的過程中,function_state也會進行初始化,function_state由兩個部分組成:
    typedef struct _zend_function_state {
        zend_function *function;
        void **arguments;
    } zend_function_state;
**arguments是一個指向函式引數的指標,而函式體本身則儲存於*function中, *function是一個zend_function結構體,它最終儲存了使用者自定義函式的一切資訊,它的具體結構是這樣的:
typedef union _zend_function {
    zend_uchar type;    /* 如使用者自定義則為 #define ZEND_USER_FUNCTION 2
                            MUST be the first element of this struct! */

    struct {
        zend_uchar type;  /* never used */
        char *function_name;    //函式名稱
        zend_class_entry *scope; //函式所在的類作用域
        zend_uint fn_flags;     // 作為方法時的訪問型別等,如ZEND_ACC_STATIC等  
        union _zend_function *prototype; //函式原型
        zend_uint num_args;     //引數數目
        zend_uint required_num_args; //需要的引數數目
        zend_arg_info *arg_info;  //引數資訊指標
        zend_bool pass_rest_by_reference;
        unsigned char return_reference;  //返回值 
    } common;

    zend_op_array op_array;   //函式中的操作
    zend_internal_function internal_function;  
} zend_function;
zend_function的結構中的op_array儲存了該函式中所有的操作,當函式被呼叫時,ZE就會將這個op_array中的opline一條條順次執行,並將最後的返回值返回。從VLD擴充套件中檢視的關於函式的資訊可以看出,函式的定義和執行是分開的,一個函式可以作為一個獨立的執行單元而存在。

2.內部函式(ZEND_INTERNAL_FUNCTION)

ZEND_INTERNAL_FUNCTION函式是由擴充套件、PHP核心、Zend引擎提供的內部函式,一般用“C/C++”編寫,可以直接在使用者指令碼中呼叫的函式。如下為內部函式的結構:
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;
最常見的操作是在模組初始化時,ZE會遍歷每個載入的擴充套件模組,然後將模組中function_entry中指明的每一個函式(module->functions),建立一個zend_internal_function結構, 並將其type設定為ZEND_INTERNAL_FUNCTION,將這個結構填入全域性的函式表(HashTable結構); 函式設定及註冊過程見 Zend/zend_API.c檔案中的 zend_register_functions函式。這個函式除了處理函式,也處理類的方法,包括那些魔術方法。

內部函式的結構與使用者自定義的函式結構基本類似,有一些不同,

呼叫方法,handler欄位. 如果是ZEND_INTERNAL_FUNCTION, 那麼ZE就呼叫zend_execute_internal,通過zend_internal_function.handler來執行這個函式。而使用者自定義的函式需要生成中間程式碼,然後通過中間程式碼對映到相對就把方法呼叫。 
內建函式在結構中多了一個module欄位,表示屬於哪個模組。不同的擴充套件其模組不同。 
type欄位,在使用者自定義的函式中,type欄位幾乎無用,而內建函式中的type欄位作為幾種內部函式的區分。

3.變數函式

PHP 支援變數函式的概念。這意味著如果一個變數名後有圓括號,PHP 將尋找與變數的值同名的函式,並且將嘗試執行它。除此之外,這個可以被用於實現回撥函式,函式表等。對比使用變數函式和內部函式的呼叫:

變數函式$func
    $func = 'print_r';
    $func('i am print_r function.');
通過VLD來檢視這段程式碼編譯後的中間程式碼:

這裡寫圖片描述

內部函式print_r
    print_r('i am print_r function.');
通過VLD來檢視這段程式碼編譯後的中間程式碼:

這裡寫圖片描述

對比發現,二者在呼叫的中間程式碼上存在一些區別。變數函式是DO_FCALL_BY_NAME,而內部函式是DO_FCALL。這在語法解析時就已經決定了,見Zend/zend_complie.c檔案的zend_do_end_function_call函式中部分程式碼:
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,並且不是動態呼叫,並且函式名為字串常量,則其生成的中間程式碼為ZEND_DO_FCALL。其它情況則為ZEND_DO_FCALL_BY_NAME。另外將變數函式作為回撥函式,其處理過程在Zend/zend_complie.c檔案的zend_do_pass_param函式中。最終會體現在中間程式碼執行過程中的 ZEND_SEND_VAL_SPEC_CONST_HANDLER 等函式中。

    4.匿名函式
    匿名函式是一類不需要指定表示符,而又可以被呼叫的函式或子例程,匿名函式可以方便的作為引數傳遞給其他函式。

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