PHPの基礎(chǔ)となる動(dòng)作の仕組みと原理、PHPの基礎(chǔ)となる動(dòng)作の仕組み

PHPはシンプルと言われますが、それを使いこなすのは簡(jiǎn)単ではありません。それを使用できることに加えて、その根本的な動(dòng)作原理を知る必要もあります。

PHP は Web 開発に適した動(dòng)的言語です。具體的には、C言語を使用して多數(shù)のコンポーネントを?qū)g裝するソフトウェアフレームワークです。より狹い意味で見ると、強(qiáng)力な UI フレームワークと考えることができます。

PHP の基礎(chǔ)となる実裝を理解する目的は何ですか?動(dòng)的言語をうまく使用するには、まずメモリ管理とフレームワーク モデルを理解する必要があります。拡張された開発を通じて、より強(qiáng)力な機(jī)能を?qū)g現(xiàn)し、プログラムのパフォーマンスを最適化できます。

1. PHPの設(shè)計(jì)コンセプトと特徴

• マルチプロセス モデル: PHP はマルチプロセス モデルであるため、異なるリクエストは互いに干渉せず、1 つのリクエストの失敗がサービス全體に影響を與えることはありません。もちろん、PHP の時(shí)代の発展により。はすでにマルチスレッド モデルをサポートしています。
• 型が弱い言語: C/C++、Java、C#、その他の言語とは異なり、PHP は型が弱い言語です。変數(shù)の型は最初は決定されず、暗黙的または明示的な型変換が行われるため、Web 開発では非常に便利で効率的です。詳細(xì)については、「変數(shù)」で説明します。に詳しく記載されています。
• エンジン (Zend) + コンポーネント (ext) モードは、內(nèi)部結(jié)合を軽減します。
• 中間層 (sapi) は Web サーバーと PHP を分離します。
• 構(gòu)文はシンプルで柔軟であり、あまり多くの仕様はありません。欠點(diǎn)があるとスタイルが混在しますが、プログラマがどんなに下手でも、突飛すぎて全體の狀況を危険にさらすようなプログラムは書きません。

2. PHPの4層システム

PHP のコアアーキテクチャは以下のとおりです:

寫真からわかるように、PHP は下から上への 4 層システムです:

• Zend エンジン: Zend は完全に純粋な C で実裝されており、PHP のコア部分です。PHP コード (字句解析、構(gòu)文解析、その他のコンパイル プロセス) を?qū)g行可能なオペコード処理に変換し、対応する処理メソッドを?qū)g裝し、基本的なデータ構(gòu)造 (次のような) を?qū)g裝します。 hashtable、oo)、メモリの割り當(dāng)てと管理、および外部呼び出しに対応する API メソッドの提供がすべての中核であり、すべての周辺機(jī)能が Zend を中心に実裝されています。
• 拡張機(jī)能: Zend エンジンを中心に、拡張機(jī)能はコンポーネントベースの方法でさまざまな基本サービスを提供します。一般的な組み込み関數(shù) (配列シリーズなど)、標(biāo)準(zhǔn)ライブラリなどはすべて拡張機(jī)能を通じて実裝されます。機(jī)能拡張やパフォーマンスの最適化などを?qū)g現(xiàn)するために、必要に応じて拡張機(jī)能を追加します（たとえば、現(xiàn)在 Tieba で使用されている PHP 中間層やリッチテキスト解析などが拡張機(jī)能の代表的な適用例です）。
• Sapi: Sapi の正式名は、サーバー アプリケーション プログラミング インターフェイスです。Sapi は、PHP が周辺データと対話できるようにするための一連のフック関數(shù)を使用します。これは、PHP の非常にエレガントで成功した設(shè)計(jì)です。 sapi を使用すると、PHP 自體が上位層のアプリケーションから切り離され、分離されます。PHP は、異なるアプリケーションとの互換性を考慮する必要がなくなり、アプリケーション自體も獨(dú)自の特性に応じて異なる処理方法を?qū)g裝できます。
• 上位層アプリケーション: これは、私たちが通常作成する PHP プログラムです。Web サーバーを介して Web アプリケーションを?qū)g裝したり、コマンド ラインでスクリプト モードで実行したりするなど、さまざまな Sapi メソッドを通じてさまざまなアプリケーション モードを取得できます。

PHP が車だとすると、車のフレームは PHP そのものであり、Zend は車のエンジンであり、Ext の下にあるさまざまなコンポーネントは車の車輪とみなすことができ、車はそう考えることができます。さまざまな種類の道路を走行し、PHP プログラムを?qū)g行することで車が道路を走行します。したがって、高性能エンジン + 適切なホイール + 適切なトラックが必要です。

3.サピ

前述したように、Sapi を使用すると、外部アプリケーションが一連のインターフェイスを通じて PHP とデータを交換し、さまざまなアプリケーションの特性に応じて特定の処理メソッドを?qū)g裝できるようになります。

apache2handler: これは、Apache を Web サーバーとして使用し、mod_PHP モードで実行する場(chǎng)合の処理??方法であり、現(xiàn)在最も広く使用されています。
cgi: これは、有名な fastcgi プロトコルである Web サーバーと PHP の間の別の直接対話方法であり、近年、fastcgi+PHP がますます使用されており、非同期 Web サーバーでサポートされている唯一の方法でもあります。
cli: コマンドラインによって呼び出されるアプリケーションモード

4. PHPの実行プロセスとオペコード

まず、PHP コードを?qū)g行するプロセスを見てみましょう。

図からわかるように、PHP は典型的な動(dòng)的言語の実行プロセスを?qū)g裝しています。コードの一部を取得した後、字句解析、構(gòu)文解析、その他の段階を経て、ソース プログラムが命令 (オペコード) に変換され、その後 ZEND が実行されます。仮想マシンはこれらの命令を順番に実行して操作を完了します。 PHP 自體は C で実裝されているため、最終的に呼び出される関數(shù)はすべて C の関數(shù)です。実際には、PHP は C で開発されたソフトウェアと考えることができます。

PHP 実行の中核は、オペコードである翻訳された命令です。

オペコードは、PHP プログラム実行の最も基本的な単位です。オペコードは 2 つのパラメータ (op1、op2)、戻り値、および処理関數(shù)で構(gòu)成されます。 PHP プログラムは最終的に、一連のオペコード処理関數(shù)の順次実行に変換されます。

いくつかの一般的な処理関數(shù):

1	ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 變量分配 （$a=$b）

2	ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函數(shù)調(diào)用

3	ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_HANDLER：字符串拼接?$a.$b

4	ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法運(yùn)算?$a+2

5	ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等?$a==1

6	ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等?$a===1

5. ハッシュテーブル — コアデータ構(gòu)造

HashTable は zend のコア データ構(gòu)造であり、PHP のほぼすべての一般的な関數(shù)を?qū)g裝するために使用されます。また、関數(shù)シンボル テーブルやグローバル変數(shù)など、zend 內(nèi)での一般的なアプリケーションも使用されます。また、ハッシュ テーブルに基づいて実現(xiàn)します。

PHP のハッシュ テーブルには次の機(jī)能があります:

• 典型的なキー->値クエリをサポート
• 配列として使用可能
• ノードの追加と削除は O(1) の複雑さです
• キーは混合型をサポートします: 同時(shí)に連想數(shù)値の組み合わせのインデックス配列があります
• 値は混合型をサポートします: array ("string",2332)
• 線形トラバーサルのサポート: foreach など

Zend ハッシュ テーブルは、典型的なハッシュ テーブルのハッシュ構(gòu)造を?qū)g裝し、同時(shí)に二重リンク リストを付加することによって配列の順方向および逆方向の走査機(jī)能を提供します。その構(gòu)造は以下に示すとおりです:

ご覧のとおり、ハッシュ テーブルにはキー -> 値の形式のハッシュ構(gòu)造と二重リンク リスト モードの両方があり、高速検索と線形トラバーサルをサポートするのに非常に便利です。

• ハッシュ構(gòu)造: Zend のハッシュ構(gòu)造は典型的なハッシュ テーブル モデルであり、リンク リストを通じて競(jìng)合を解決します。 Zend のハッシュ テーブルは自己成長(zhǎng)するデータ構(gòu)造であり、ハッシュ テーブルの數(shù)がいっぱいになると、動(dòng)的に 2 倍に拡張され、要素の位置が変更されることに注意してください。初期サイズは8です。さらに、キー->値の高速検索を?qū)g行する場(chǎng)合、zend 自體も空間を時(shí)間に交換することでプロセスを高速化するいくつかの最適化を行っています。たとえば、変數(shù) nKeyLength は各要素で使用され、キーの長(zhǎng)さを識(shí)別して迅速に決定します。
• ダブルリンクリスト: Zend ハッシュテーブルは、リンクリスト構(gòu)造を介した要素の線形走査を?qū)g裝します。理論的には、走査には一方向リンク リストを使用するだけで十分です。二重リンク リストを使用する主な目的は、迅速に削除して走査を回避することです。 Zend ハッシュ テーブルは複合構(gòu)造であり、配列として使用すると、一般的な連想配列をサポートし、連続したインデックス番號(hào)として使用したり、2 つを混合したりすることもできます。
• PHP 連想配列: 連想配列は典型的な hash_table アプリケーションです。クエリ プロセスは次の手順を?qū)g行します (コードからわかるように、これは一般的なハッシュ クエリ プロセスであり、検索を高速化するためにいくつかの素早い判斷が追加されています):

01	getKeyHashValue h;

02	index = n & nTableMask;

03	Bucket *p = arBucket[index];

04	while?(p) {

05	????if?((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) {

06	????????RETURN p->data;???

07

????}

08	????p=p->next;

09

}

10	RETURN FALTURE;

• PHP インデックス配列: インデックス配列は、添え字を通じてアクセスされる共通の配列です。たとえば、$arr[0]、Zend HashTable は內(nèi)部で正規(guī)化され、インデックス タイプのキーにもハッシュ値と nKeyLength (0) が割り當(dāng)てられます。內(nèi)部メンバー変數(shù) nNextFreeElement は現(xiàn)在割り當(dāng)てられている最大 ID であり、プッシュするたびに自動(dòng)的に 1 ずつ増加します。この正規(guī)化プロセスにより、PHP は連想データと非連想データの混合を?qū)g現(xiàn)できます。プッシュ操作の特殊性により、PHP 配列內(nèi)のインデックス キーの順序は添え字のサイズではなく、プッシュの順序によって決まります。たとえば、$arr[1] = 2; $arr[2] = 3; double 型のキーの場(chǎng)合、Zend HashTable はそれらをインデックス キーとして扱います

6.PHP変數(shù)

PHP は型付けが弱い言語であり、変數(shù)の型を厳密に區(qū)別しません。 PHP では、変數(shù)を宣言するときに型を指定する必要はありません。 PHP は、プログラムの実行中に変數(shù)の型の暗黙的な変換を?qū)g行する場(chǎng)合があります。他の厳密に型指定された言語と同様に、プログラム內(nèi)で明示的な型変換を?qū)g行することもできます。 PHP 変數(shù)は、単純型 (int、string、bool)、コレクション型 (配列リソース オブジェクト)、および定數(shù) (const) に分類できます。上記の変數(shù)はすべて、內(nèi)部では同じ構(gòu)造 zval を持ちます。

Zval は Zend のもう 1 つの非常に重要なデータ構(gòu)造であり、PHP 変數(shù)の識(shí)別と実裝に使用されます。そのデータ構(gòu)造は次のとおりです。

Zval は主に 3 つの部分で構(gòu)成されます:

type: 変數(shù)のタイプを指定します (整數(shù)、文字列、配列など)
refcount&is_ref: 參照カウントの実裝に使用されます (詳細(xì)は後ほど説明します)
value: 変數(shù)の実際のデータを保存するコア部分

Zvalue は変數(shù)の実際のデータを保存するために使用されます。複數(shù)の型を格納する必要があるため、zvalue は共用體であり、弱い型付けが実裝されています。

PHP 変數(shù)の型と実際のストレージの対応関係は次のとおりです:

1	IS_LONG???-> lvalue

2	IS_DOUBLE?-> dvalue

3	IS_ARRAY??-> ht

4	IS_STRING?-> str

參照カウントは、メモリのリサイクル、文字列操作などで広く使用されています。 PHP の変數(shù)は、參照カウントの典型的なアプリケーションです。 Zval の參照カウントは、メンバー変數(shù) is_ref および ref_count によって実裝されます。參照カウントを通じて、複數(shù)の変數(shù)が同じデータを共有できます。頻繁なコピーによる大量の消費(fèi)を避けてください。

代入操作を?qū)g行するとき、zend は変數(shù)を同じ zval と ref_count++ に指し、設(shè)定解除操作中は対応する ref_count-1 を指します。破棄操作は、ref_count が 0 に減少した場(chǎng)合にのみ実行されます。參照割り當(dāng)ての場(chǎng)合、zend は is_ref を 1 に変更します。

PHP 変數(shù)は、參照カウントを通じて変數(shù)共有を?qū)g現(xiàn)します。変數(shù)の 1 つの値を変更するとどうなりますか?変數(shù)を書き込もうとするときに、その変數(shù)が指す zval が複數(shù)の変數(shù)で共有されていることがわかると、Zend は ref_count が 1 の zval をコピーし、元の zval の refcount をデクリメントします。このプロセスは「zval 分離」と呼ばれます。 」。 zend は書き込み操作が発生したときにのみコピー操作を?qū)g行することがわかり、コピー オン ライト (コピー オン ライト) とも呼ばれます

參照変數(shù)の場(chǎng)合、參照によって割り當(dāng)てられた変數(shù)は、バンドルされているすべての変數(shù)を変更する必要があります。

整數(shù)と浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)數(shù)は PHP の基本的な型の 1 つであり、単純な変數(shù)でもあります。整數(shù)と浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)數(shù)の場(chǎng)合、対応する値は zvalue に直接格納されます。タイプはそれぞれlongとdoubleです。

zvalue 構(gòu)造からわかるように、整數(shù)型の場(chǎng)合、C などの厳密に型指定された言語とは異なり、PHP では int、unsigned int、long、long long などの型が 1 つだけ存在します。整數(shù)の長(zhǎng)いものです。このことから、PHP では、整數(shù)の値の範(fàn)囲はコンパイラのビット數(shù)によって決まり、固定されていないことがわかります。

浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)數(shù)の場(chǎng)合、整數(shù)と同様に、float と double は區(qū)別されず、double のみが區(qū)別されます。

PHP で、整數(shù)の範(fàn)囲が範(fàn)囲外の場(chǎng)合はどうすればよいですか?この場(chǎng)合、自動(dòng)的に double 型に変換されてしまいますので、これが原因で起こるトリックが多いので注意が必要です。

整數(shù)と同様、文字変數(shù)も PHP の基本型であり単純な変數(shù)です。 zvalue 構(gòu)造から、PHP の文字列は、C++ の文字列と同様に、実際のデータへのポインターと長(zhǎng)さ構(gòu)造で構(gòu)成されていることがわかります。 c とは異なり、長(zhǎng)さは実際の変數(shù)で表されるため、その文字列はバイナリ データ (含む) にすることができます。

文字列操作を追加、変更、または追加すると、PHP はメモリを再割り當(dāng)てして新しい文字列を生成します。最後に、セキュリティ上の理由から、PHP は引き続き追加します。

一般的な文字列のスプライス方法と速度の比較:

次の 4 つの変數(shù)があるとします。 $strA='123'; $strB = '456';

次に、次の文字列の結(jié)合方法を比較して説明しましょう:

5	IS_RESOURCE?-> lvalue

1	$res?=?$strA.$strB和$res?= “$strA$strB”

2	這種情況下，zend會(huì)重新malloc一塊內(nèi)存并進(jìn)行相應(yīng)處理，其速度一般

3	$strA?=?$strA.$strB

4	這種是速度最快的，zend會(huì)在當(dāng)前strA基礎(chǔ)上直接relloc，避免重復(fù)拷貝

5	$res?=?$intA.$intB

6	這種速度較慢，因?yàn)樾枰鲭[式的格式轉(zhuǎn)換，實(shí)際編寫程序中也應(yīng)該注意盡量避免

7	$strA?= sprintf (“%s%s”,$strA.$strB);

8	這會(huì)是最慢的一種方式，因?yàn)閟printf在PHP中并不是一個(gè)語言結(jié)構(gòu)，本身對(duì)于格式識(shí)別和處理就需要耗費(fèi)比較多時(shí)間，另外本身機(jī)制也是malloc。不過sprintf的方式最具可讀性，實(shí)際中可以根據(jù)具體情況靈活選擇。

PHP 配列は、Zend HashTable を通じて自然に実裝されます。

foreach操作を?qū)g裝するには?配列の Foreach は、ハッシュテーブル內(nèi)の二重リンク リストを走査することによって完了します。インデックス配列の場(chǎng)合、foreach を介した走査は for よりもはるかに効率的であり、キー→値を検索する必要がなくなります。 count オペレーションは、HashTable->NumOfElements, O(1) オペレーションを直接呼び出します。 「123」のような文字列の場(chǎng)合、zend はそれを整數(shù)形式に変換します。 $arr[‘123’] と $arr[123] は同等です

リソースタイプ変數(shù)は、PHP で最も複雑な変數(shù)であり、複合構(gòu)造でもあります。

PHP の zval は幅広いデータ型を表すことができますが、カスタム データ型を完全に記述することは困難です。これらの複合構(gòu)造を表現(xiàn)する効率的な方法がないため、それらに対して従來の演算子を使用する方法はありません。この問題を解決するには、リソースと呼ばれる本質(zhì)的に任意の識(shí)別子 (ラベル) を介してポインターを參照するだけで済みます。

zval では、リソースの場(chǎng)合、lval はリソースのアドレスを直接指すポインターとして使用されます。リソースは任意の複合構(gòu)造にすることができます。よく知られている mysqli、fsock、memcached などはすべてリソースです。

リソースの使用方法:

• 登録: カスタム データ型の場(chǎng)合、それをリソースとして使用します。まず、これを登録する必要があります。そうすれば、zend はそれにグローバルに一意の識(shí)別子を割り當(dāng)てます。
• リソース変數(shù)の取得: リソースに関して、zend は実際のデータの id->hash_tale を維持します。リソースの場(chǎng)合、その ID のみが zval に記録されます。フェッチするときは、id を通じて hash_table 內(nèi)の特定の値を検索し、それを返します。
• リソースの破壊: リソースのデータ型は多様です。 Zend 自體にはそれを破壊する方法はありません。したがって、ユーザーはリソースを登録する際に破棄機(jī)能を提供する必要があります。リソースの設(shè)定が解除されると、zend は対応する関數(shù)を呼び出して破棄を完了します。グローバルリソーステーブルからも削除してください。

リソースは、それを參照しているすべての変數(shù)がスコープ外になった後だけでなく、リクエストが終了して新しいリクエストが生成された後でも、長(zhǎng)期間存続することができます。これらのリソースは、特に破棄されない限り、SAPI のライフサイクル全體にわたって存続するため、永続リソースと呼ばれます。多くの場(chǎng)合、永続リソースによりパフォーマンスがある程度向上します。たとえば、一般的な mysql_pconnect では、永続リソースは pemalloc を通じてメモリを割り當(dāng)て、リクエストが終了しても解放されないようにします。 zend の場(chǎng)合、この 2 つ自體には區(qū)別がありません。

ローカル変數(shù)とグローバル変數(shù)は PHP でどのように実裝されますか?リクエストの場(chǎng)合、PHP はいつでも 2 つのシンボル テーブル (symbol_table と active_symbol_table) を參照でき、前者はグローバル変數(shù)を維持するために使用されます。後者は、現(xiàn)在アクティブな変數(shù)シンボル テーブルを指すポインターです。プログラムが関數(shù)に入ると、zend はシンボル テーブル x をそれに割り當(dāng)て、active_symbol_table を a に指します。このようにして、グローバル変數(shù)とローカル変數(shù)の區(qū)別が行われます。

変數(shù)値の取得: PHP のシンボル テーブルは hash_table を通じて実裝され、取得時(shí)に対応する zval がテーブルから検索され、識(shí)別子に従って返されます。

関數(shù)でグローバル変數(shù)を使用する: 関數(shù)では、明示的に global を宣言することでグローバル変數(shù)を使用できます。 active_symbol_tableのsymbol_tableに同じ名前の変數(shù)への參照を作成します。symbol_tableに同じ名前の変數(shù)が存在しない場(chǎng)合は、それが最初に作成されます。