php-src の歩き方

php-src
の歩き方
2018/06/15
PHP Conference Fukuoka
Reject Conference
do_aki

@do_aki
＠do_aki
http://do-aki.net/

php-src
• PHP 本体のソースコードが置かれているリポジトリの名前
– 主成分は C言語
• Chromium のソースコードの歩き方
(https://nhiroki.jp/2017/12/01/chromium-sourcecode) を
見て、これの PHP版を書こうと思った
• というのを PHPの現場 (https://php-genba.shin1x1.com/17)
で話したので、PHPカンファレンス福岡に応募した
• 落選したのでリジェクトコンへ (今ここ)

対象
 php-src のコードを読んだことがない人
 PHPの処理系や拡張がどのように実装されている
か知りたい人
 PHP言語は扱えるけど、C言語はあまり知らない人
 php-src を読むきっかけになってくれれば

あじぇんだ
• ソースコードへのアクセス
• ファイル配置
• マクロ
• （時間が余ったら）テスト

ソースコードへのアクセス

• http://git.php.net/
– php 本体、仕様、各種 pecl
• https://github.com/php/
– github mirror
– https://github.com/php/php-src (本体)
– https://github.com/php/php-langspec (仕様)
• http://php.net/downloads.php
– tar ball
– コンパイルする場合はこちらのほうが便利
• https://php-lxr.adamharvey.name/source/
– 検索したいときにはこちらを使うと便利

PHP の仕様 (php-langspec)
• 元は、Facebook の中の人が作った言語仕様
• 現在は本家もこれに準拠
• 言語仕様を変える場合はこちらも修正される
• https://github.com/php/php-langspec
– 文法や構文
– メモリモデル
– 名前空間
– クラスが満たすべき仕様などなど

ソースコード直下のディレクトリ構成
php-src/
+ TSRM/ ZTS版用ライブラリ (TS Resource Mgr)
+ Zend/ 主に Zend Engine
+ appveyor/ AppVeyor (Windows CI) 用ファイル
+ build/ PHP をビルドするために必要なスクリプト等
+ ext/ バンドルされた各種 Extension
+ main/ SAPI, Extension 共通の処理
+ pear/ 現在は pear installer のみ
+ sapi/ 各種 SAPI モジュール
+ scripts/ phpt ジェネレータ, phpize
+ tests/ php 本体のテストコード (phpt)
+ travis/ Travis CI 用ファイル
+ win32/ Windows 環境互換用のコード
- files readme 等 (ソースコードはなし)

Zend ディレクトリ
php-src/
- Zend/
+ tests/ Zend Engine のテストケース
- LICENSE
- Makefile.am ビルドのためのファイルがいくつか(大文字始まり）
- Makefile.frag
- ...
- bench.php ベンチマークスクリプト。処理系のコードを変更した際
- micro_bench.php 性能劣化がないか調べるために利用されたり
- zend.c
- zend.h
- zend.ico
- zend_API.c
- zend_API.h
- zend_alloc.c
- zend_alloc.h
- ... 以下、ほぼすべてコード

Zend ディレクトリ内のコードの主な内訳
PHP Script Compiler
Lexer (zend_language_scanner.l/.c)
Parser (zend_language_parser.y/.c)
AST Generator (zend_ast.c)
Opcode Generator (zend_compile.c)
MBCS Support (zend_multibyte.c)
Memory Management
Memory Allocator (zend_alloc.c)
Cycles Collector (zend_gc.c)
Virtual Machine
Def (zend_vm_def.h,zend_vm_execute.skl)
Gen (zend_vm_gen.php)
zend_vm_execute.h/zend_execute.c/zend_exec
ute_API.c/zend_vm_opcodes.c/zend_opcode.c
Built-in objects
Function (zend_builtin_functions.c)
Class (zend_closures.c,zend_generators.c)
Interface (zend_interfaces.c)
Exception (zend_exceptions.c)
zend_default_classes.c
Data Structures & Algos
HashTable (zend_hash.c)
zend_string (zend_interfaces.c)
Algorithm (zend_sort.c,zend_strtod.c)
zend_list.c/zend_llist.c/zend_smart_str.c/zen
d_smart_string.c/zend_stack.c/zend_ts_hash.c/
zend_stream.c/zend_ptr_stack.c
(low level)
Type & Op
zend_types.h,zend_operators.
c,zend_variables.c,
zend_multiply.h, zend_long.h
Others
ini File Parser
(zend_ini.c,zend_ini_parser.y,zend_ini_scanner.l)
Signal Handling (zend_signal.c)
Extension Management (zend_extensions.c)
Constants (zend_constants.c)
FPU Control (zend_float.c)
DTrace Support (dtrace.c)
CPU Arch (zend_cpuinfo.c)
Highlight (zend_highlight.c)
OOP zend_inheritance.c,zend_objects.c,zend_object_
handlers.c,zend_objects_API.c,zend_iteratos.c
Core
zend.c /
zend_API.c

sapi/main ディレクトリ
php-src/
- main
- fastcgi.c FastCGI の実装(cgi/fpm)
- getopt.c コマンドライン引数の処理
- output.c output buffering
- php_variables.c GET/POSTパラメタ等の処理
- rfc1867.c file upload 処理
+ stream/ stream wrapper
- …
- sapi
+ apache2handler/ mod_php
+ cgi/ CGI版 PHP (FastCGI もサポート)
+ cli/ CLI版 PHP (cli-server 含む)
+ embed/ 組み込み用PHP NGINX Unit でも使われてる
+ fpm/ PHP-FPM の主にプロセス管理部分
+ litespeed/ LiteSpeed (LSAPI) PHP
+ phpdbg/ PHP 組み込みデバッガ
main := 各SAPI が
共通して利用できる
コード群

ext ディレクトリ
php-src/
- ext/
- date/
+ lib/ timelib ライブラリがバンドルされている
+ tests/ date 拡張のテスト
- CREDITS メンテナのクレジット
- config.w32 Windows ビルド用
- config0.m4 大抵は config.m4 これもビルド用
- php_date.c date拡張本体
- php_date.h date拡張定義
+ opcache/ 各種環境ごとの実装や最適化の実装
+ intl/ ICU本体を含まないものの構成要素が多いためファイル多い (C++)
+ json/ PHP独自のjson パーサ搭載
+ mbstring/ libmbfl と oniguruma を同梱した重量級拡張
+ mysqlnd/ libmysql 相当を独自に実装
+ reflection/ php の class,function がどのような実装になっているかを知るのに便利
+ skeleton/ このディレクトリだけ拡張ではない (拡張を作るためのひな形)
+ …
ext 直下に各拡張のディレクトリがあり、その下は拡張によって異なる。
多くは date ディレクトリのように tests ディレクトリ + buildのためのファイル + 拡張の実装 (+ ラ
イブラリをバンドル) という構成。
opcache,intl のように実装が複雑な場合はややファイルが多くなる

ext/sapi -> main -> Zend
(->TSRM/win32)
• PHP のコードは Zend / main / sapi / ext
に加え、TSRM,win32 ですべて
– TSRM は ZTS を実装するためのライブラリ
– win32 は Windows 環境で動かすための互換コード
• ext および sapi のコードは main あるいは
Zend に依存, main のコードは Zend に依存
– 環境によってこれらは TSRM/win32 にも依存

[TOPIC] 定義と実装
• C言語は関数やデータ構造の定義と関数実装を異なる
ファイルに分離するのが一般的
• php-src においては
– xxx.h(定義) xxx.c (実装) というファイル名
– 基本的にはすべて定義と実装は同じディレクトリに配置されて
いる
– ex: Zend/zend_API.c Zend/zend_API.h
• 他の言語実装だと include ディレクトリという定義のみを
まとめたディレクトリがあることが多い気がする

C言語におけるマクロとは
• プログラムを書き換える事前処理
• C言語の文法を無視して文字列置換が行われる
– 駆使すると、見た目は全くC言語ではないコードにも
なりうる
• php-src で多用されてる
– 独自マクロが読解できれば大体読める
– 大文字のみで構成されたシンボルは大抵がマクロ

定数定義
• この使い方だけなら php の define と
ほぼ同じ
/* Zend/zend_vm_opcodes.h より抜粋 */
#define ZEND_NOP 0
#define ZEND_ADD 1
/* ext/opcache/Optimizer/nop_removal.c より抜粋 */
while (target->opcode == ZEND_NOP) {
target--;
}
if (target == opline) {
/* only NOPs */
opline->opcode = ZEND_NOP;
}

環境によって異なるコードを実行
• コード中どこにも #define ZEND_WIN32 は記述されていないが、
Windows 環境でコンパイルする際には指定される
– Windows の場合は OutputDebugString が、それ以外では fprintf が
実行される。
– 通常の if と異なるのは、実行されないコードは存在自体がなくなるとい
う点。
• デバッグ時のみ実行するコードを記述する際にもよく利用される
– #if ZEND_DEBUG
/* Zend/zend_alloc.c より抜粋 */
#ifdef ZEND_WIN32
OutputDebugString(output_buf);
#else
fprintf(stderr, "%s", output_buf);
#endif

関数に別名を付ける
• _zend_hash_update 関数を zend_hash_update という名前で
コールできる
– php-src の作法として、前者を直接利用するのは NG
• デバッグ時に、呼び出し元のファイルや行を出力するための仕掛け
– 通常の if と異なり、非デバッグ時性能低下がゼロ
/* Zend/zend_hash.h より抜粋 */
#define zend_hash_update(ht, key, pData)
_zend_hash_update(ht, key, pData ZEND_FILE_LINE_CC)
/* Zend/zend_portability.h */
#if ZEND_DEBUG
#define ZEND_FILE_LINE_C __FILE__, __LINE__
#define ZEND_FILE_LINE_CC , ZEND_FILE_LINE_C
#else
#define ZEND_FILE_LINE_C
#define ZEND_FILE_LINE_CC
#endif

• コードの流れを追うだけなら、呼んでいる関数の実体がどのような関数で
あるかということさえわかっていれば十分
• 詳細を追いたいならば、どのように展開されるかまで知っておくと便利
/* ZEND_DEBUG が定義されている場合 */
_zend_hash_update(static_variables, var_name, var, __FILE__, __LINE__);
/* ZEND_DEBUG が定義されていない場合 */
_zend_hash_update(static_variables, var_name, var);
/* Zend/zend_closures.c より抜粋 */
void zend_closure_bind_var(zval *closure_zv, zend_string *var_name,
zval *var)
{
zend_closure *closure = (zend_closure *) Z_OBJ_P(closure_zv);
HashTable *static_variables = closure->func.op_array.static_variables;
zend_hash_update(static_variables, var_name, var);
}

グローバル変数へのアクセスを隠蔽
• 有名どころだと EG および CG マクロ
– executor_globals あるいは
compiler_globals というグローバル変数への
アクセスを抽象化
– 拡張ごとに hogeG というグローバル変数が用意
されていることが多い (ex: GMPG,ZCG)
– EG の利用例
• https://php-
lxr.adamharvey.name/source/xref/PHP-
7.2/Zend/zend_builtin_functions.c#1371
• EG(class_table) に定義済みのクラス名が格納され
てる

その他知っておくと便利なマクロ
• ZEND_FUNCTION(name) / PHP_FUNCTION(name)
– これ自身は、 PHP の関数として登録するための呼び出し規約や引数を準備してくれ
るもの
– name がそのまま PHP の関数名であることが多い
• ex: PHP_FUNCTION(is_array)
• ZEND_METHOD(class_name, name) / PHP_METHOD(class_name, name)
– クラスメソッド
– ex: PHP_METHOD(DateTime, __construct)
• ちなみに、以下のように定義されてるのでそれぞれ同じです
–
/* main/php.h より抜粋 */
#define PHP_FUNCTION ZEND_FUNCTION
#define PHP_METHOD ZEND_METHOD

[TOPIC] 関数は拡張に属している
• PHP Script から呼び出し可能な組み込みの関数は、すべて
なにかしらの拡張に属している
– 拡張の一覧は get_loaded_extensions 関数で取得可能
– 指定した拡張に属する関数の一覧は get_extension_funcs 関
数で取得可能
– だいたい拡張名 = ext直下のディレクトリ
• core 拡張だけは特殊で Zend 以下にある
– Zend/zend_builtin_functions.c
– strlen, define 等

独自のテストハーネス
• php-src 直下の run-tests.php で実行
– make test で実行されるやつ
• テスト実行時に ini 設定を上書きできる
• 各テストケースは各モジュールのディレクトリ
内に設置された tests ディレクトリに設置
• PHPT フォーマット
(http://qa.php.net/write-test.php)

php-src/tests/basic/001.phpt
--TEST--
Trivial "Hello World" test
--FILE--
<?php echo "Hello World"?>
--EXPECT--
Hello World
テスト名称
テストコード
（PHP スクリプト）
期待値 (出力)

php-src/tests/basic/030.phpt
--TEST--
Bug#55504 (Content-Type header is not parsed correctly on HTTP POST request)
--INI--
file_uploads=1
--POST_RAW--
Content-Type: multipart/form-data; boundary=BVoyv; charset=iso-8859-1
--BVoyv
Content-Disposition: form-data; name="data"
abc
--BVoyv--
--FILE--
<?php
var_dump($_POST);
?>
--EXPECT--
array(1) {
["data"]=>
string(3) "abc"
}
https://bugs.php.net/bug.php?id=55504
boundary が Content-Type の途中に来た場合、
セミコロンも boundary の一部として解釈されて
いたために、適切に POSTデータを処理できていな
かったバグに対するテスト (php-5.5 で修正)

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