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來自風雪之隅的:深入理解PHP原理之foreach

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原文地址:http://www.laruence.com/2008/11/20/630.html

膘叔的話:foreach是PHP語言里最常用的語法結構之一了,只要是數組操作,極大可能是會用到它,自從PHP5之后,它也能操作對象了。自此,foreach的使用率又上升了很多。但是有多少人知道它的背後原理呢?記得在以前的時候,好象是說foreach其實就是while( list )等的封裝。但由于一直沒有看過PHP的源碼也不能這么確定。(PS:如果用dezender等破解軟件破解PHP代碼,那么你會發現,代碼是foreach的那塊,都是被替換成while( list each )這種,所以我才會有上面的猜測)正好,看到風雪之隅有這個介紹,就轉貼一下。自己也可以學習一下。呵呵

foreach是PHP中很常用的一个用作数组循环的控制语句。
因为它的方便和易用,自然也就在后端隐藏着很复杂的具体实现方式(对用户透明)
今天,我们就来一起分析分析,foreach是如何实现数组(对象)的遍历的。
本节内容涉及到较多编译原理(lex and yacc)的知识,所以如果您觉得看不太懂,可以先找相关的资料看看。

我们知道PHP是一个脚本语言,也就是说,用户编写的PHP代码最终都是会被PHP解释器解释执行,
特别的,对于PHP来说,所有的用户编写的PHP代码,都会被翻译成PHP的虚拟机ZE的虚拟指令(OPCODES)来执行(参看:深入理解PHP原理之Opcodes).

不论细节的话,就是说,我们所编写的任何PHP脚本,都会最终被翻译成一条条的指令,从而根据指令,由相应的C编写的函数来执行。

那么foreach会被翻译成什么样子呢?

foreach($arr as $key => $val){
    
echo $key . '=>' . $val . "\n";
}

在词法分析阶段,foreach会被识别为一个TOKEN:T_FOREACH,
在语法分析阶段,会被规则:

unticked_statement//没有被绑定ticks的语句
    
//有省略
    |   
T_FOREACH '(' variable T_AS
        
{ zend_do_foreach_begin(&$1, &$2, &$3, &$4, 1 TSRMLS_CC); }
        
foreach_variable foreach_optional_arg ')' { zend_do_foreach_cont(&$1, &$2, &$4, &$6, &$7 TSRMLS_CC); }
        
foreach_statement { zend_do_foreach_end(&$1, &$4 TSRMLS_CC); }
    |   
T_FOREACH '(' expr_without_variable T_AS
        
{ zend_do_foreach_begin(&$1, &$2, &$3, &$4, 0 TSRMLS_CC); }
        
variable foreach_optional_arg ')' { zend_check_writable_variable(&$6); zend_do_foreach_cont(&$1, &$2, &$4, &$6, &$7 TSRMLS_CC); }
        
foreach_statement { zend_do_foreach_end(&$1, &$4 TSRMLS_CC); }
    
//有省略
;

仔细分析这段语法规则,我们可以发现,对于:
foreach($arr as $key => $val){
echo $key . ‘=>’ . $val .”\n”;
}

会被分析为:

T_FOREACH '(' variable T_AS   { zend_do_foreach_begin('foreach', '(', $arr, 'as', 1 TSRMLS_CC); }
    
foreach_variable  foreach_optional_arg(T_DOUBLE_ARROW  foreach_variable)   ')'  { zend_do_foreach_cont('foreach', '(', 'as', $val, ')' TSRMLS_CC); }
    
foreach_satement {zend_do_foreach_end('foreach', 'as');}
 
如果你懂语法分析,或者你懂
yacc,你会奇怪,为什么zend_do_foreach_cont的$6$val 而不是 $key呢? 注意另外一个语法规则:
foreach_optional_arg:
        
/* empty */                     { $$.op_type = IS_UNUSED; }
    |   
T_DOUBLE_ARROW foreach_variable { $$ = $2; }
;

也就是说,对于$key => $val的情况,yacc的内容栈对应的foreach_variable会被替换 {$$=$2};

然后,让我们来看看foreach_statement:
它其实就是一个代码块,体现了我们的 echo $key . ‘=>’ . $val .”\n”;
T_ECHO expr;

显然,实现foreach的核心就是如下3个函数:
zend_do_foreach_begin
zend_do_foreach_cont
zend_do_foreach_end

其中,zend_do_foreach_begin (代码太长,直接写伪码) 主要做了:
1. 记录当前的opline行数(为以后跳转而记录)
2. 对数组进行RESET(讲内部指针指向第一个元素)
3. 获取临时变量 ($val)
4. 设置获取变量的OPCODE FE_FETCH,结果存第3步的临时变量
4. 记录获取变量的OPCODES的行数

而对于 zend_do_foreach_cont来说:
1. 根据foreach_variable的u.EA.type来判断是否引用
2. 根据是否引用来调整zend_do_foreach_begin中生成的FE_FETCH方式
3. 根据zend_do_foreach_begin中记录的取变量的OPCODES的行数,来初始化循环(主要处理在循环内部的循环:do_begin_loop)

最后zend_do_foreach_end:
1. 根据zend_do_foreach_begin中记录的行数信息,设置ZEND_JMP OPCODES
2. 根据当前行数,设置循环体下一条opline, 用以跳出循环
3. 结束循环(处理循环内循环:do_end_loop)
4. 清理临时变量

当然, 在zend_do_foreach_cont 和 zend_do_foreach_end之间 会在语法分析阶段被填充foreach_satement的语句代码。

这样,就实现了foreach的OPCODES line。
比如对于我们开头的实例代码,最终生成的OPCODES是:

filename:       /home/huixinchen/foreach.php
function name(null)
number of ops17
compiled vars:  !0 = $arr, !1 = $key, !2 = $val
line     #  op                           fetch          ext  return  operands
-------------------------------------------------------------------------------
  
2     0  SEND_VAL                                                 1
        
1  SEND_VAL                                                 100
        
2  DO_FCALL                                      2          'range'
        
3  ASSIGN                                                   !0, $0
  
3     4  FE_RESET                                         $2      !0, ->14
        
5  FE_FETCH                                         $3      $2, ->14
        
6  ZEND_OP_DATA                                     ~5
        
7  ASSIGN                                                   !2, $3
        
8  ASSIGN                                                   !1, ~5
  
4     9  CONCAT                                           ~7      !1, '-'
        
10  CONCAT                                           ~8      ~7, !2
        
11  CONCAT                                           ~9      ~8, '%0A'
        
12  ECHO                                                     ~9
  
5    13  JMP                                                      ->5
        
14  SWITCH_FREE                                              $2
  
7    15  RETURN                                                   1
        
16* ZEND_HANDLE_EXCEPTION

我们注意到FE_FETCH的op2的操作数是14,也就是JMP后一条opline,也就是说,在获取完最后一个数组元素以后,FE_FETCH失败的情况下,会跳到第14行opline,从而实现了循环的结束。
而15行opline的op1的操作数是指向了FE_FETCH,也就是无条件跳转到第5行opline,从而实现了循环。

附录:

void zend_do_foreach_begin(znode *foreach_token, znode *open_brackets_token, znode *array, znode *as_token, int variable TSRMLS_DC)
{
    
zend_op *opline;
    
zend_bool is_variable;
    
zend_bool push_container = 0;
    
zend_op dummy_opline;
 
    
if (variable) {
        
//是否是匿名数组
        
if (zend_is_function_or_method_call(array)) {
            
//是否是函数返回值
            
is_variable = 0;
        
} else {
            
is_variable = 1;
        
}
        
/* 使用括号记录FE_RESET的opline行数 */
        
open_brackets_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array));
        
zend_do_end_variable_parse(BP_VAR_W, 0 TSRMLS_CC); //获取数组/对象和zend_do_begin_variable_parse对应
        
if (CG(active_op_array)->last > 0 &&
            
CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-1].opcode == ZEND_FETCH_OBJ_W) {
            
/* Only lock the container if we are fetching from a real container and not $this */
            
if (CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-1].op1.op_type == IS_VAR) {
                
CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-1].extended_value |= ZEND_FETCH_ADD_LOCK;
                
push_container = 1;
            
}
        
}
    
} else {
        
is_variable = 0;
        
open_brackets_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array));
    
}
 
    
foreach_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //记录数组Reset Opline number
 
    
opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC); //生成Reset数组Opcode
 
    
opline->opcode = ZEND_FE_RESET;
    
opline->result.op_type = IS_VAR;
    
opline->result.u.var = get_temporary_variable(CG(active_op_array));
    
opline->op1 = *array;
    
SET_UNUSED(opline->op2);
    
opline->extended_value = is_variable ? ZEND_FE_RESET_VARIABLE : 0;
 
    
dummy_opline.result = opline->result;
    
if (push_container) {
        
dummy_opline.op1 = CG(active_op_array)->opcodes[CG(active_op_array)->last-2].op1;
    
} else {
        
znode tmp;
 
        
tmp.op_type = IS_UNUSED;
        
dummy_opline.op1 = tmp;
    
}
    
zend_stack_push(&CG(foreach_copy_stack), (void *) &dummy_opline, sizeof(zend_op));
 
    
as_token->u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //记录循环起始点
 
    
opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC);
    
opline->opcode = ZEND_FE_FETCH;
    
opline->result.op_type = IS_VAR;
    
opline->result.u.var = get_temporary_variable(CG(active_op_array));
    
opline->op1 = dummy_opline.result;    //被操作数组
    
opline->extended_value = 0;
    
SET_UNUSED(opline->op2);
 
    
opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC);
    
opline->opcode = ZEND_OP_DATA; //当使用key的时候附属操作数,当foreach中不包含key时忽略
    
SET_UNUSED(opline->op1);
    
SET_UNUSED(opline->op2);
    
SET_UNUSED(opline->result);
}
void zend_do_foreach_end(znode *foreach_token, znode *as_token TSRMLS_DC)
{
    
zend_op *container_ptr;
    
zend_op *opline = get_next_op(CG(active_op_array) TSRMLS_CC); //生成JMP opcode
 
    
opline->opcode = ZEND_JMP;
    
opline->op1.u.opline_num = as_token->u.opline_num; //设置JMP到FE_FETCH opline行
    
SET_UNUSED(opline->op1);
    
SET_UNUSED(opline->op2);
 
    
CG(active_op_array)->opcodes[foreach_token->u.opline_num].op2.u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //设置跳出循环的opline行
    
CG(active_op_array)->opcodes[as_token->u.opline_num].op2.u.opline_num = get_next_op_number(CG(active_op_array)); //同上
 
    
do_end_loop(as_token->u.opline_num, 1 TSRMLS_CC); //为循环嵌套而设置
 
    
zend_stack_top(&CG(foreach_copy_stack), (void **) &container_ptr);
    
generate_free_foreach_copy(container_ptr TSRMLS_CC);
    
zend_stack_del_top(&CG(foreach_copy_stack));
 
    
DEC_BPC(CG(active_op_array)); //为PHP interactive模式而设置
}



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Tags: foreach, php, zend, while, 深入

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的111

Post by tg on 2009, April 7, 10:32 AM 引用此文发表评论 #1


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