注册 | 登陆
您的位置:阿里西西 > 编程技术 > PHP老虎机发短信注册送59 > 详细内容

让您彻底了解PHP虚拟机的一篇详解文章

  稿源:本站整理   2018-09-22   点击:   撤稿纠错
PHP虚拟机是专用执行PHP代码的,PHP代码如何能转换为PHP虚拟机可以识别的指令呢——编译;PHP虚拟机同时提供了编译器,可以将PHP代码转换为其可以识别的指令集合;

阿里西西web开发网为大家整理了这篇让您彻底了解PHP虚拟机的一篇详解文章,如果这篇文章在您的工作或学习中有帮助,欢迎常回来看看哦,注册送彩金不限id精彩的老虎机发短信注册送59请访问我们的主页,以下是老虎机发短信注册送59浏览:

1.从物理机说起

虚拟机也是计算机,设计思想和物理机有很多相似之处;

1.1冯诺依曼体系结构

冯·诺依曼是当之无愧的数字计算机之父,当前计算机都采用的是冯诺依曼体系结构;设计思想主要包含以下几个方面:

  • 指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中,它们都是内存中的数据。现代CPU的保护模式,每个内存段都有段描述符,这个描述符记录着这个内存段的访问权限(可读,可写,可执行)。这就变相的指定了哪些内存中存储的是指令哪些是数据);

  • 存储器是按地址访问的线性编址的一维结构,每个单元的位数是固定的;

  • 数据以二进制表示;

  • 指令由操作码和操作数组成。操作码指明本指令的操作类型,操作数指明操作数本身或者操作数的地址。操作数本身并无数据类型,它的数据类型由操作码确定;任何架构的计算机都会对外提供指令集合;

  • 运算器通过执行指令直接发出控制信号控制计算机各项操作。由指令计数器指明待执行指令所在的内存地址。指令计数器只有一个,一般按顺序递增,但执行顺序可能因为运算结果或当时的外界条件而改变;

2631839729-5b6a6ac8d5766_articlex.png

1.2汇编语言简介

任何架构的计算机都会提供一组指令集合;

指令由操作码和操作数组成;操作码即操作类型,操作数可以是一个立即数或者一个存储地址;每条指令可以有0、1或2个操作数;

指令就是一串二进制;汇编语言是二进制指令的文本形式;

push   %ebx
mov    %eax, [%esp+8]
mov    %ebx, [%esp+12]
add    %eax, %ebx
pop    %ebx

push、mov、add、pop等就是操作码;
%ebx寄存器;[%esp+12]内存地址;
操作数只是一块可存取数据的存储区;操作数本身并无数据类型,它的数据类型由操作码确定;
如movb传送字节,movw传送字,movl传送双字等

1.3 函数调用栈

过程(函数)是对代码的封装,对外暴露的只是一组指定的参数和一个可选的返回值;可以在程序中不同的地方调用这个函数;假设过程P调用过程Q,Q执行后返回过程P;为了实现这一功能,需要考虑三点:

  • 指令跳转:进入过程Q的时候,程序计数器必须被设置为Q的代码的起始地址;在返回时,程序计数器需要设置为P中调用Q后面那条指令的地址;

  • 数据传递:P能够向Q提供一个或多个参数,Q能够向P返回一个值;

  • 内存分配与释放:Q开始执行时,可能需要为局部变量分配内存空间,而在返回前,又需要释放这些内存空间;

大多数的语言过程调用都采用了栈数据结构提供的内存管理机制;如下图所示:

6391936-5b6a6e2478332_articlex.png

函数的调用与返回即对应的是一系列的入栈与出栈操作;
函数在执行时,会有自己私有的栈帧,局部变量就是分配在函数私有栈帧上的;
平时遇到的栈溢出就是因为调用函数层级过深,不断入栈导致的;

2.PHP虚拟机

虚拟机也是计算机,参考物理机的设计,设计虚拟机时,首先应该考虑三个要素:指令,数据存储,函数栈帧;

下面从这三点详细分析PHP虚拟机的设计思路;

2.1指

2.1.1 指令类型

任何架构的计算机都需要对外提供一组指令集,其代表计算机支持的一组操作类型;

PHP虚拟机对外提供186种指令,定义在zend_vm_opcodes.h文件中;

//加、减、乘、除等
#define ZEND_ADD                               1
#define ZEND_SUB                               2
#define ZEND_MUL                               3
#define ZEND_p                               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
……………………

2.1.2 指令

2.1.2.1指令的表示

指令由操作码和操作数组成;操作码指明本指令的操作类型,操作数指明操作数本身或者操作数的地址;

PHP虚拟机定义指令格式为:操作码 操作数1 操作数2 返回值;其使用结构体_zend_op表示一条指令:

struct _zend_op {
    const void *handler;    //指针,指向当前指令的执行函数
    znode_op op1;           //操作数1         
    znode_op op2;           //操作数2
    znode_op result;        //返回值
    uint32_t extended_value;//扩展
    uint32_t lineno;        //行号
    zend_uchar opcode;      //指令类型
    zend_uchar op1_type;    //操作数1的类型(此类型并不代表字符串、数组等数据类型;其表示此操作数是常量,临时变量,编译变量等)
    zend_uchar op2_type;    //操作数2的类型
    zend_uchar result_type; //返回值的类型
};

2.1.2.2 操作数的表示

从上面可以看到,操作数使用结构体znode_op表示,定义如下:

constant、var、num等都是uint32_t类型的,这怎么表示一个操作数呢?(既不是指针不能代表地址,也无法表示所有数据类型);
其实,操作数大多情况采用的相对地址表示方式,constant等表示的是相对于执行栈帧首地址的偏移量;
另外,_znode_op结构体中有个zval *zv字段,其也可以表示一个操作数,这个字段是一个指针,指向的是zval结构体,PHP虚拟机支持的所有数据类型都使用zval结构体表示;

typedef union _znode_op {
        uint32_t      constant;
        uint32_t      var;
        uint32_t      num;
        uint32_t      opline_num;
    #if ZEND_USE_ABS_JMP_ADDR
        zend_op       *jmp_addr;
    #else
        uint32_t      jmp_offset;
    #endif
    #if ZEND_USE_ABS_CONST_ADDR
        zval          *zv;
    #endif
} znode_op;

2.2 数据存储

PHP虚拟机支持多种数据类型:整型、浮点型、字符串、数组,对象等;PHP虚拟机如何存储和表示多种数据类型?

2.1.2.2节指出结构体_znode_op代表一个操作数;操作数可以是一个偏移量(计算得到一个地址,即zval结构体的首地址),或者一个zval指针;PHP虚拟机使用zval结构体表示和存储多种数据;

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            //存储实际的value值
    union {
        struct {                        //一些标志位
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,         //重要;表示变量类型
                zend_uchar    type_flags,
                zend_uchar    const_flags,
                zend_uchar    reserved)     /* call info for EX(This) */
        } v;
        uint32_t type_info;
    } u1;
    union {                                 //其他有用信息
        uint32_t     next;                 /* hash collision chain */
        uint32_t     cache_slot;           /* literal cache slot */
        uint32_t     lineno;               /* line number (for ast nodes) */
        uint32_t     num_args;             /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t     fe_pos;               /* foreach position */
        uint32_t     fe_iter_idx;          /* foreach iterator index */
        uint32_t     access_flags;         /* class constant access flags */
        uint32_t     property_guard;       /* single property guard */
    } u2;
};

zval.u1.type表示数据类型, zend_types.h文件定义了以下类型:

#define IS_UNDEF                    0
#define IS_NULL                     1
#define IS_FALSE                    2
#define IS_TRUE                     3
#define IS_LONG                     4
#define IS_DOUBLE                   5
#define IS_STRING                   6
#define IS_ARRAY                    7
#define IS_OBJECT                   8
#define IS_RESOURCE                 9
#define IS_REFERENCE                10
…………

zend_value存储具体的数据内容,结构体定义如下:

_zend_value占16字节内存;long、double类型会直接存储在结构体;引用、字符串、数组等类型使用指针存储;

代码中根据zval.u1.type字段,判断数据类型,以此决定操作_zend_value结构体哪个字段;

可以看出,字符串使用zend_string表示,数组使用zend_array表示…

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;            
    double            dval;            
    zend_refcounted  *counted;
    zend_string      *str;
    zend_array       *arr;
    zend_object      *obj;
    zend_resource    *res;
    zend_reference   *ref;
    zend_ast_ref     *ast;
    zval             *zv;
    void             *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function    *func;
    struct {
        uint32_t w1;
        uint32_t w2;
    } ww;
} zend_value;

如下图为PHP7中字符串结构图:

2081089099-5b6a6ef88f01a_articlex.png

2.3 再谈指令

2.1.2.1指出,指令使用结构体_zend_op表示;其中最主要2个属性:操作函数,操作数(两个操作数和一个返回值);

操作数的类型(常量、临时变量等)不同,同一个指令对应的handler函数也会不同;操作数类型定义在 Zend/zend_compile.h文件:

//常量
#define IS_CONST    (1<<0)
 
//临时变量,用于操作的中间结果;不能被其他指令对应的handler重复使用
#define IS_TMP_VAR  (1<<1)
 
//这个变量并不是PHP代码中声明的变量,常见的是返回的临时变量,比如$a=time(), 函数time返回值的类型就是IS_VAR,这种类型的变量是可以被其他指令对应的handler重复使用的
#define IS_VAR      (1<<2)
#define IS_UNUSED   (1<<3)  /* Unused variable */
 
//编译变量;即PHP中声明的变量;
#define IS_CV       (1<<4)  /* Compiled variable */

操作函数命名规则为:ZEND_[opcode]_SPEC_(操作数1类型)_(操作数2类型)_(返回值类型)_HANDLER

比如赋值语句就有以下多种操作函数:

ZEND_ASSIGN_SPEC_VAR_CONST_RETVAL_UNUSED_HANDLER,
ZEND_ASSIGN_SPEC_VAR_TMP_RETVAL_UNUSED_HANDLER,
ZEND_ASSIGN_SPEC_VAR_VAR_RETVAL_UNUSED_HANDLER,
ZEND_ASSIGN_SPEC_VAR_CV_RETVAL_UNUSED_HANDLER,
…

对于$a=1,其操作函数为: ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_RETVAL_UNUSED_HANDLER;函数实现为:

static ZEND_OPCODE_HANDLER_RET ZEND_FASTCALL ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_RETVAL_UNUSED_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
    USE_OPLINE
 
    zval *value;
    zval *variable_ptr;
 
    SAVE_OPLINE();
    //获取op2对应的值,也就是1
    value = EX_CONSTANT(opline->op2);
    //在execute_data中获取op1的位置,也就是$a(execute_data类似函数栈帧,后面详细分析)
    variable_ptr = _get_zval_ptr_cv_undef_BP_VAR_W(execute_data, opline->op1.var);
     
    //赋值
    value = zend_assign_to_variable(variable_ptr, value, IS_CONST);
    if (UNEXPECTED(0)) {
        ZVAL_COPY(EX_VAR(opline->result.var), value);
    }
 
    ZEND_VM_NEXT_OPCODE_CHECK_EXCEPTION();
}

2.4 函数栈帧

2.4.1指令集

上面分析了指令的结构与表示,PHP虚拟机使用_zend_op_array表示指令的集合:

struct _zend_op_array {
    …………
    //last表示指令总数;opcodes为存储指令的数组;
    uint32_t last;
    zend_op *opcodes;
    //变量类型为IS_CV的个数
    int last_var;
    //变量类型为IS_VAR和IS_TEMP_VAR的个数
    uint32_t T;
    //存放IS_CV类型变量的数组
    zend_string **vars;
 
    …………
     
    //静态变量
    HashTable *static_variables;
 
    //常量个数;常量数组
    int last_literal;
    zval *literals;
 
    …
};

注意: last_var代表IS_CV类型变量的个数,这种类型变量存放在vars数组中;在整个编译过程中,每次遇到一个IS_CV类型的变量(类似于$something),就会去遍历vars数组,检查是否已经存在,如果不存在,则插入到vars中,并将last_var的值设置为该变量的操作数;如果存在,则使用之前分配的操作数

2.4.2 函数栈帧

PHP虚拟机实现了与1.3节物理机类似的函数栈帧结构;

使用 _zend_vm_stack表示栈结构;多个栈之间使用prev字段形成单向链表;top和end指向栈低和栈顶,分别为zval类型的指针;

struct _zend_vm_stack {
    zval *top;
    zval *end;
    zend_vm_stack prev;
};

考虑如何设计函数执行时候的帧结构:当前函数执行时,需要存储函数编译后的指令,需要存储函数内部的局部变量等(2.1.2.2节指出,操作数使用结构体znode_op表示,其内部使用uint32_t表示操作数,此时表示的就是当前zval变量相对于当前函数栈帧首地址的偏移量);

PHP虚拟机使用结构体_zend_execute_data存储当前函数执行所需数据;

struct _zend_execute_data {
    //当前指令指令
    const zend_op       *opline; 
    //当前函数执行栈帧
    zend_execute_data   *call; 
    //函数返回数据          
    zval                *return_value;
    zend_function       *func;            
    zval                 This;      /* this + call_info + num_args */
    //调用当前函数的栈帧       
    zend_execute_data   *prev_execute_data;
    //符号表
    zend_array          *symbol_table;
#if ZEND_EX_USE_RUN_TIME_CACHE
    void               **run_time_cache;  
#endif
#if ZEND_EX_USE_LITERALS
    //常量数组
    zval                *literals;        
#endif
};

函数开始执行时,需要为函数分配相应的函数栈帧并入栈,代码如下:

static zend_always_inline zend_execute_data *zend_vm_stack_push_call_frame(uint32_t call_info, zend_function *func, uint32_t num_args, zend_class_entry *called_scope, zend_object *object)
{
    //计算当前函数栈帧需要内存空间大小
    uint32_t used_stack = zend_vm_calc_used_stack(num_args, func);
 
    //根据栈帧大小分配空间,入栈
    return zend_vm_stack_push_call_frame_ex(used_stack, call_info,
        func, num_args, called_scope, object);
}
 
//计算函数栈帧大小
static zend_always_inline uint32_t zend_vm_calc_used_stack(uint32_t num_args, zend_function *func)
{
    //_zend_execute_data大小(80字节/16字节=5)+参数数目
    uint32_t used_stack = ZEND_CALL_FRAME_SLOT + num_args;
 
    if (EXPECTED(ZEND_USER_CODE(func->type))) {
        //当前函数临时变量等数目
        used_stack += func->op_array.last_var + func->op_array.T - MIN(func->op_array.num_args, num_args);
    }
 
    //乘以16字节
    return used_stack * sizeof(zval);
}
 
//入栈
static zend_always_inline zend_execute_data *zend_vm_stack_push_call_frame_ex(uint32_t used_stack, uint32_t call_info, zend_function *func, uint32_t num_args, zend_class_entry *called_scope, zend_object *object)
{
    //上一个函数栈帧地址
    zend_execute_data *call = (zend_execute_data*)EG(vm_stack_top);
 
    //移动函数调用栈top指针
    EG(vm_stack_top) = (zval*)((char*)call + used_stack);
    //初始化当前函数栈帧
    zend_vm_init_call_frame(call, call_info, func, num_args, called_scope, object);
    //返回当前函数栈帧首地址
    return call;
}

从上面分析可以得到函数栈帧结构图如下所示:

1497251327-5b6a6fb3222d7_articlex.png

总结

PHP虚拟机也是计算机,有三点是我们需要重点关注的:指令集(包含指令处理函数)、数据存储(zval)、函数栈帧;

此时虚拟机已可以接受指令并执行指令代码;

但是,PHP虚拟机是专用执行PHP代码的,PHP代码如何能转换为PHP虚拟机可以识别的指令呢——编译;

PHP虚拟机同时提供了编译器,可以将PHP代码转换为其可以识别的指令集合;

理论上你可以自定义任何语言,只要实现编译器,能够将你自己的语言转换为PHP可以识别的指令代码,就能被PHP虚拟机执行;

 


关于让您彻底了解PHP虚拟机的一篇详解文章的内容写到这里就结束啦,您可以收藏本页网址http://www.alixixi.combiancheng/a/2018092295890.shtml方便下次再访问哦。


注册送彩金不限id关于 PHP 虚拟机 的文章
相关阅读

相关排行总榜

ASP老虎机发短信注册送59

PHP老虎机发短信注册送59

.NET老虎机发短信注册送59

ASP采集功能WinHttp.WinHttpRequest.5.1的
AspJpeg图片处理组件属性的详细中文使用说
通过ASP生成html纯静态页面的简单示例
ASP开发中一个把utf-8转UTF-8编码的函数
推荐几个ASP开发中常用的fso操作文件图片
ASP读取操作生成excel文件的实例代码老虎机发短信注册送59
使用ASP进行网站开发防范ASP木马的10条建
通过ASP调用MSSQL数据库视图和存储过程的
通过aspupload上传组件实现的ASP实现远程
ASP调用MSSQL存储过程进行分页的两种方式
PHP解决HTTP和HTTPS跨域共享session的方法
php程序判断来访客户端是手机端还是电脑P
用PHP来获取当前页面所有url参数信息的教
配置好环境后,进行php代码调试的方法总结
教您使用php代码实现上传图片或文件到服务
PHP开发中推荐十款最出色的安全开发工具库
PHP基础学习之数组介绍
浅谈JSP与ASP.PHP的各种平台应用比较
php制作一个万年历注册送300元打到2000的实例代码老虎机发短信注册送59
制作简单安全的php验证码类代码实例
ASP.NET环境配置中几种身份验证方式及权限
记录一次对ASP.NET网站漏洞的入侵和防范教
Asp.net在mvc环境下实现上传头像加剪裁功
对 ASP.NET 异步编程的一点理解与分析
ASP.NET读取与操作Session的代码案例老虎机发短信注册送59
ASP.NET将大文件数据分成较小的部分进行分
讲解.Net组件程序设计之异步调用
AS脚本与Asp.net通过UrlRequest进行前端交
一组常用的.NET命名空间中文解释
asp.net解决url地址栏传递中文参数出现乱
博聚网