php函数原理

　　从图中可以看到，php实现了一个典型的动态语言执行过程：拿到一段代码后，经过词法解析、语法解析等阶段后，源程序会被翻译成一个个指令 (opcodes)，然后ZEND虚拟机顺次执行这些指令完成操作。Php本身是用c实现的，因此最终调用的也都是c的函数，实际上，我们可以把php看 做是一个c开发的软件。

　　通过上面描述不难看出，php中函数的执行也是被翻译成了opcodes来调用，每次函数调用实际上是执行了一条或多条指令。

　　对于每一个函数，zend都通过以下的数据结构来描述

typedef union _zend_function {
    zend_uchar type;    /* MUST be the first element of this struct! */
    struct {
        zend_uchar type;  /* never used */
        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;
    } common;

    zend_op_array op_array;
    zend_internal_function internal_function;
} zend_function;

typedef struct _zend_function_state {
    HashTable *function_symbol_table;
    zend_function *function;
    void *reserved[ZEND_MAX_RESERVED_RESOURCES];
} zend_function_state;

　　其中type标明了函数的类型：用户函数、内置函数、重载函数。Common中包含函数的基本信息，包括函数名，参数信息，函数标志（普通函数、静态方法、抽象方法）等内容。另外，对于用户函数，还有一个函数符号表，记录了内部变量等，这个将在后面详述。 Zend维护了一个全局function_table，这是一个大的hahs表。函数调用的时候会首先根据函数名从表中找到对应的zend_function。当进行函数调用时候，虚拟机会根据type的不同决定调用方法， 不同类型的函数，其执行原理是不相同的 。

内置函数

　　内置函数，其本质上就是真正的c函数，每一个内置函数，php在最终编译后都会展开成为一个名叫zif_xxxx的function，比如我们常见 的sprintf，对应到底层就是zif_sprintf。Zend在执行的时候，如果发现是内置函数，则只是简单的做一个转发操作。

　　Zend提供了一系列的api供调用，包括参数获取、数组操作、内存分配等。内置函数的参数获取，通过zend_parse_parameters 方法来实现，对于数组、字符串等参数，zend实现的是浅拷贝，因此这个效率是很高的。可以这样说，对于php内置函数，其效率和相应c函数几乎相同，唯 一多了一次转发调用。

　　内置函数在php中都是通过so的方式进行动态加载，用户也可以根据需要自己编写相应的so，也就是我们常说的扩展。ZEND提供了一系列的api供扩展使用

用户函数

　　和内置函数相比，用户通过php实现的自定义函数具有完全不同的执行过程和实现原理。如前文所述，我们知道php代码是被翻译成为了一条条 opcode来执行的，用户函数也不例外，实际中每个函数对应到一组opcode，这组指令被保存在zend_function中。于是，用户函数的调用 最终就是对应到一组opcodes的执行。

局部变量的保存及递归的实现

　　我们知道，函数递归是通过堆栈来完成的。在php中，也是利用类似的方法来实现。Zend为每个php函数 分配了一个活动符号表(active_sym_table)，记录当前函数中所有局部变量的状态。所有的符号表通过堆栈的形式来维护，每当有函数调用的时 候，分配一个新的符号表并入栈。当调用结束后当前符号表出栈。由此实现了状态的保存和递归。

　　对于栈的维护，zend在这里做了优化。预先分配一个长度为N的静态数组来模拟堆栈，这种通过静态数组来模拟动态数据结构的手法在我们自己的程序中 也经常有使用，这种方式避免了每次调用带来的内存分配、销毁。ZEND只是在函数调用结束时将当前栈顶的符号表数据clean掉即可。

　　因为静态数 组长度为N，一旦函数调用层次超过N，程序不会出现栈溢出，这种情况下zend就会进行符号表的分配、销毁，因此会导致性能下降很多。在zend里面，N 目前取值是32。因此，我们编写php程序的时候，函数调用层次最好不要超过32。当然，如果是web应用，本身可以函数调用层次的深度。

参数的传递

　　和内置函数调用zend_parse_params来获取参数不同，用户函数中参数的获取是通过指令来完成的。函数有几个参数就对应几条指令。具体到实现上就是普通的变量赋值。

　　通过上面的分析可以看出，和内置函数相比，由于是自己维护堆栈表，而且每条指令的执行也是一个c函数，用户函数的性能相对会差很多，后面会有具体的对比分析。因此，如果一个功能有对应php内置函数实现的尽量不要自己重新写函数去实现。

类方法

　　类方法其执行原理和用户函数是相同的，也是翻译成opcodes顺次调用。类的实现，zend用一个数据结构zend_class_entry来实现，里面保存了类相关的一些基本信息。这个entry是在php编译的时候就已经处理完成。

　　在zend_function的common中，有一个成员叫做scope，其指向的就是当前方法对应类的zend_class_entry。关于 php中面向对象的实现，这里就不在做更详细的介绍，今后将专门写一篇文章来详述php中面向对象的实现原理。就函数这一块来说，method实现原理和 function完全相同，理论上其性能也差不多，后面我们将做详细的性能对比。

函数名长度对性能的影响

测试方法

　　对名字长度为1、2、4、8、16的函数进行比较，测试比较它们每秒可执行次数，确定函数名长度对性能的影响

测试结果如下图

　　从图上可以看出，和array_key_exists相比，isset性能要高出很多，基本是前者的4倍左右，而即使是和空函数调用相比，其性能也要高出1倍左右。由此也侧面印证再次说明了php函数调用的开销还是比较大的。

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