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深入理解 PHP opcode 优化 – 码农网

PHP()作为一门动态脚本语言，其在zend虚拟机执行过程为：读入脚本程序字符串，经由词法分析器将其转换为单词符号，接着语法分析ONST），只读常量，值不可被更改。
无用变量(UNUSED)。由于opcode采用三地址码，不是每一个opcode均有操作数字段，缺省时用该变量补齐字段。
类型信息与操作符一起，供执行器匹配选择特定已编译好的C函数库模板，模拟生成机器指令来执行。
opcode在ZendVM中以zend_op结构体来表征，其主体结构如下:
optimizer优化器
PHP脚本经过词法分析、语法分析生成抽象语法树结构后，再经静态编译生成opcode。它作为向不同的虚拟机执行指令的公共平台，依赖不同的虚拟机具体实现(然对于PHP来说，大部分是指ZendVM)。
在虚拟机执行opcode之前，如果对opcode进行优化可得到执行效率更高的代码，pass的作用就是优化opcode，它作用于opcde、处理opcode、分析opcode、寻找优化的机会并修改opcode产生更高执行效率的代码。
1）ZendVM优化器简介
在Zend虚拟机（ZendVM）中，opcache的静态代码优化器即为zend opcode optimization。
为观察优化效果及便于调试，它也提供了优化与调试选项：
optimizationlevel （=0xFFFFFFFF） 优化级别，缺省打开大部分优化遍，用户亦通过传入命令行参数控制关闭
optdebuglevel （=-1） 调试级别，缺省不打开，但提供了各优化前后opcode的变换过程
执行静态优化所需的脚本上下文信息则封装在结构zend_script中，如下：
typedef struct _zend_script {
zend_string *filename; //文件名
zend_op_array main_op_array; //栈帧
HashTable function_table; //函数单位符号表信息
HashTable class_table; //类单位符号表信息
} zend_script;
上述三个内容信息即作为输入参数传递给优化器供其分析优化。当然与通常的PHP扩展类似，它与opcode缓存模块一起（zend_accel）构成了opcache扩展。其在缓存加速器内嵌入了三个内部API：
zendoptimizerstartup 启动优化器
zendoptimizescript 优化器实现优化的主逻辑
zendoptimizershutdown 优化器产生的资源清理
关于opcode缓存，也是opcode非常重要的优化。其基本应用原理是大体如下：
虽然PHP作为动态脚本语言，它并不会直接调用GCC/LLVM这样的整套编译器工具链，也不会调用Javac这样的纯前端编译器。但每次请求执行PHP脚本时，都经历过词法、语法、编译为opcode、VM执行的完整生命周期。
除去执行外的前三个步骤基本就是一个前端编译器的完整过程，然而这个编译过程并不会快。假如反复执行相同的脚本，前三个步骤编译耗时将严重制约运行效率，而每次编译生成的opcode则没有变化。因此可在第一次编译时把opcode缓存到某一个地方，opcache扩展即是将其缓存到共享内存（Java则是保存到文件中），下次执行相同脚本时直接从共享内存中获取opcode，从而省去编译时间。
opcache扩展的opcode 缓存流程大致如下：
由于本文主要集中讨论静态优化遍，关于缓存优化的具体实现此处不展开。
2）ZendVM优化器原理
依“鲸书”(《高级编译器设计与实现》)所述，一个优化编译器较为合理的优化遍顺序如下：
上图中涉及的优化从简单的常量、死代码到循环、分支跳转，从函数调用到过程间优化，从预取、缓存到软流水、寄存器分配，当然也包含数据流、控制流分析。
当然，当前opcode优化器并没有实现上述所有优化遍，而且也没有必要实现机器相关的低层中间表示优化如寄存器分配。
opcache优化器接收到上述脚本参数信息后，找到最小编译单位。以此为基础，根据优化pass宏及其对应的优化级别宏，即可实现对某一个pass的注册控制。
注册的优化中，按一定顺序组织串联各优化，包含常量优化、冗余nop删除、函数调用优化的转换pas