PHP内核介绍及扩展开发指南—Extensions 的编写

Extensions 的编写

理解了这些运行机制以后，本章着手介绍Extensions 的编写，但凡写程序的人都知道hello world，那好，就从hello world开始。

1.1Hello World

这是摘自《PHP手册》的示例程序：

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/* include standard header */ #include "php.h"        /* declaration of functions to be exported */ ZEND_FUNCTION(first_module);         /* compiled function list so Zend knows what's in this module */ zend_function_entry firstmod_functions[] =  {     ZEND_FE(first_module, NULL)     {NULL, NULL, NULL}  };         /* compiled module information */ zend_module_entry firstmod_module_entry =  {     STANDARD_MODULE_HEADER,     "First Module",     firstmod_functions,     NULL,     NULL,     NULL,     NULL,     NULL,     NO_VERSION_YET,     STANDARD_MODULE_PROPERTIES  };         /* implement standard "stub" routine to introduce ourselves to Zend */ #if COMPILE_DL_FIRST_MODULE  ZEND_GET_MODULE(firstmod)  #endif        /* implement function that is meant to be made available to PHP */ ZEND_FUNCTION(first_module)  {     long parameter;     if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "l", ¶meter)  == FAILURE)  return;  RETURN_LONG(parameter);  }

 

这段代码实现了一个简单的extension，首先它包含了“php.h”，这是所有extensions都需要包含的头文件，它定义、声明了我们可以访问的所有Zend数据结构、常量和API等。下面对剩余的步骤进行解释。

1.1.1  声明导出函数

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1	ZEND_FUNCTION(first_module);

 

ZEND_FUNCTION宏用于声明一个可在PHP代码中调用的函数，其参数即成为PHP函数名，因此，这一句声明了一个名为first_module的PHP函数，将其展开如下：

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void zif_first_module (INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS);         // 最终展开得：  void zif_first_module (  int ht,  zval * return_value,  zval **return_value_ptr,  zval * this_ptr,  int return_value_used  );

 

可见，ZEND_FUNCTION就是简单的声明了一个名为zif_ first_module的C函数，zif可能是”Zend Internal Function”的缩写。函数的原型满足Zend引擎对PHP函数的调用约定，关于其参数将在后面章节进行解释。

1.1.2  声明导出函数块

声明C函数后，Zend并不知道如何调用，我们需要使用如下的语句来完成C函数到PHP函数的映射：

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zend_function_entry firstmod_functions[] =  {  ZEND_FE(first_module, NULL)  {NULL, NULL, NULL}  };

 

这创建了一个zend_function_entry数组，zend_function_entry存储了关于如何调用该PHP函数的信息，通过它Zend引擎就能够理解和调用我们的函数。
其定义如下：

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typedef struct _zend_function_entry {      char *fname;      void (*handler)(INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS);      struct _zend_arg_info *arg_info;      zend_uint num_args;      zend_uint flags;  } zend_function_entry;

 

fname
是PHP函数名，是PHP代码能够通过它来调用我们的函数；handler是指向我们在前面声明的C函数的函数指针。这两个参数已经足以完成从C函数到
PHP函数的映射。剩余的参数用于告诉Zend该PHP函数对于函数参数的要求，arg_info是个数组，它的每一项都描述了对应下标的参
数，num_args是参数的个数，具体将在后面的章节介绍。
我们可以手动填充一个zend_function_entry，但更好的办法
是使用Zend提供的宏ZEND_FE，因为Zend并不保证这个结构以后不会变。ZEND_FE使用第一个参数作为PHP函数名，并且在添加了zif前

缀后作为C函数名；第二个参数用于填充arg_info，通常使用NULL。上面的代码将得到这样一个zend_function_entry结构：{”
first_module,”, zif_first_module, NULL, 0,
0}。当然，这并不是说PHP函数名必须和C函数名有什么关系，也可以通过宏ZEND_NAMED_FE来手动指定PHP函数名，不过这并不是个好主意。
我们必须为希望导出的每一个C函数都创建一个zend_function_entry结构，并将其放到一个数组中以备后用，数组最后一项的成员必须全部为NULL，这用于标记数组的结束。

1.1.3  填写模块信息

下一步需要将我们的模块介绍给Zend，主要包括我们的模块名和导出的函数，这通过填充一个zend_module_entry结构来完成。

zend_module_entry firstmod_module_entry =
{
   STANDARD_MODULE_HEADER,
   "First Module",
   firstmod_functions,
   NULL,
   NULL,
   NULL,
   NULL,
   NULL,
   NO_VERSION_YET,
   STANDARD_MODULE_PROPERTIES
};

STANDARD_MODULE_HEADER和STANDARD_MODULE_
PROPERTIES宏填充了该结构的首尾部分，具体填充了什么并不是我们需要关心的，并且为了兼容后续版本也最好不要手工修改。
第二、三项是模块名称和导出函数，名称可以任意填写，导出函数就是我们在前面准备好的zend_function_entry数组。
接下来的五个参数是函数指针，其用法在后面介绍，这里只用NULL填充。
下面的参数是一个C字符串，用于表示模块版本，如果没有则使用NO_VERSION_YET，其实就是NULL。
填写完毕后，需要把这个结构传给Zend引擎，这通过下面的语句完成：

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#if COMPILE_DL_FIRST_MODULE  ZEND_GET_MODULE(firstmod)  #endif

 

宏开关用于判断是否是动态链接的，动态链接时才会执行下面的语句，本文仅介绍动态链接的模块，并不关心静态链接时如何与Zend交流信息，因此，可以认为条件总为真。
ZEND_GET_MODULE(firstmod)最后展开得到名为get_module的一个函数：

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zend_module_entry *get_module(void)  {  return &firstmod_module_entry;  }

 

这
个函数就是简单的返回我们填充的zend_module_entry结构，这里需要注意的是结构的名称必须是xxx_module_entry，xxx是
传递给ZEND_GET_MODULE的参数。当Zend加载我们的模块时，它首先会解析并调用名为get_module的函数，这样就可以得到我们的
zend_module_entry，于是，PHP代码就可以调用模块导出的函数了。

1.1.4 实现导出函数

代码最后一部分实现了我们导出的函数：

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ZEND_FUNCTION(first_module)  {  long parameter;  if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "l",  ¶meter) == FAILURE)  return;  RETURN_LONG(parameter);  }

 

这里依然要用ZEND_FUNCTION来声明函数原型，函数体通过Zend API和宏，访问了函数参数并返回一个long值——这些都将在后面的章节进行详细介绍。

1.2使用参数

函数的一个重要部分就是访问参数，但由于extension的特殊性，我们无法像通常的函数那样来访问参数。

先来看导出C函数的原型： 双击代码全选 1 2 3 4 5 6 7 void zif_first_module ( int ht, zval * return_value, zval **return_value_ptr, zval * this_ptr, int return_value_used ); ht是用户传入参数的数目，但一

 

先来看导出C函数的原型：

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void zif_first_module (  int ht,  zval * return_value,  zval **return_value_ptr,  zval * this_ptr,  int return_value_used  );

 

ht是用户传入参数的数目，但一般不应直接读取，而是通过宏ZEND_NUM_ARGS()来获取，这通常用于判断用户是否传入了规定数目的参数。下面介绍如何在我们的C函数中访问这些参数。

1.2.1  标准方法

常用的方法是使用下面这个函数，其使用方法类似于scanf，采用格式化字符串和变长参数列表的方式：

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1	int zend_parse_parameters(int num_args TSRMLS_DC, char *type_spec, ...);

 

num_args
指出我希望获取的参数数目，通常使用ZEND_NUM_ARGS()，因为我们一般会先用ZEND_NUM_ARGS()判断用户是否传入了规定数目的参
数。TSRMLS_DC宏用于线程安全，define和declare时必须这样填写，在调用时应该改用TSRMLS_CC。
type_spec是格式化字符串，其每个字符代表期望的当前参数的类型，之后应传递相应类型变量的指针来接收值，就像scanf那样，可用的字符如下：

这里面，string是个特例，它需要两个参数，分别获取字符串指针和长度，这是因为PHP没有采用C串，不能根据0来判断字符串结尾。下面是个示例程序：

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// 获取一个long、一个string和一个resource  long l;  char *s;        // 字符串地址  int s_len;      // 字符串长度  zval *res;         // 检查参数数目  if(ZEND_NUM_ARGS() != 3)  WRONG_PARAM_COUNT; // 该宏输出相应错误信息并退出当前函数         if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC,                           "lsr", &l, &s, &s_len, &res) == FAILURE)   return;

 

由
于PHP语法不能规定函数原型，因此用户可以传递任意类型的参数，对此，zend_parse_parameters自动进行了类型检查和转换：在内置标
量类型，即long、double、boolean和string之间，Zend会自动进行类型转换，我们总能成功取得参数；resource和
array则不进行转换，用户传入的参数必须具有指定类型，否则返回错误；zval作为通用结构，可以用于任何参数类型，Zend只需要简单的将其写入本
地的接收变量。
除了类型格式符外，该函数还支持另外3个控制符：

完全匹配，否则zend_parse_parameters返回错误；如果使用了默认参数，则ZEND_NUM_ARGS()应和num_args相等，并且应该落在格式串指出的参数数目区间内。

1.2.2 底层方法

大部分情况下，使用标准方法就可以了，但有些函数可能需要处理变参，标准方法对此无能为力(*)。此时，只有使用更加原始的方法——直接获取zval。Zend提供了如下的API：

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int zend_get_parameters_array_ex(  int param_count,  zval ***argument_array  TSRMLS_DC);

 

param_count是希望获取的参数数目，这个值不得大于ZEND_NUM_ARGS()，否则函数出错。argument_array是一个zval**类型的数组，用于接收参数。
这
个函数只是简单的返回zval，为了使用它们，我们需要自己访问其成员。首先是获取参数类型，这可以通过zval.type值来判断，可用的type见
1.1.1节。之后是获取该type对应的值，我们可以直接访问zval的成员，比如zval.value.lval就是long值，但更方便的方法是使
用Zend提供的宏：

一个比较特殊的宏是Z_BVAL，它不是简单的返回值，而是进行了类型转换。另外，这些宏都有相应的xxx_P和xxx_PP版本，用于访问zval*和zval**。
有时，用户传入参数的类型并不是我们期望的，这就需要手动进行类型转换了。为此，Zend提供了如下几个函数：

这
些函数可将目标zval转换成指定类型，它接收zval**作为参数，为什么不用zval*呢？这是因为，这些函数有一个额外的步骤，它如果发现传入的
zval不是引用类型的，并且需要执行类型转换，则会首先执行Copy-On-Write，并对副本施行转换，因此，为了返回副本必须使用zval**作
为参数。如果zval是引用型的，则转换直接作用于目标zval结构。
如果无法转换，这些函数就会将zval设置为目标类型的虚值，比如0、FALSE、空串等，因此函数总会成功返回。
这些函数的非ex版本不执行zval分离，而是直接作用于原zval,因此参数类型是zval*。

1.2.2  引用传递

函数参数的传递也是采用的引用计数方式，函数栈中存放的只是zval**，它很可能和几个变量共享一个zval。
显 然，对于引用型的zval，我们可以直接进行写入操作；而对于非引用型的zval，并且其refcount大于1时，如果要进行写入操作，就必须执行

zval分离（参见1.1.3）。refcount等于1的情况是因为Zend引擎已经执行了zval状态切换（参见1.1.4情况II），我们得到的是
自己独占的zval，可以直接写入。
关于传入的zval是否引用，可以通过zval.is_ref来判断，或者使用宏PZVAL_IS_REF(zval*)。对于zval分离，可以使用宏SEPARATE_ZVAL(zval**)，它会自动判断refcount，并且将新zval的地址填充到参数里。

1.2.4  编译检查(TODO)

上面几节介绍了如何在我们的函数中对参数进行检查，也就是运行时检查，这为函数的编写带来了一些负担，代码也不够简洁。为此，Zend提供了编译时检查机制，允许我们指定函数原型，如果用户不按规定调用，则会报错并且跳过该函数，因此，我们的函数总能得到期望的参数。

1.3返回值

从C函数向PHP返回值，并不能使用通常的return语句，导出函数的原型也说明了这一点：

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void zif_first_module (  int ht,  zval * return_value,  zval **return_value_ptr,  zval * this_ptr,  int return_value_used  );

 

因
此，Zend将返回值地址作为参数传给我们，return_value是Zend为我们预先创建的一个标准zval结构，相当于一个局部变量，用户获得返

回值时就相当于对return_value进行赋值操作，我们只需填充它即可；return_value_used表明用户是否使用了返回值，0表明没有
使用返回值，当函数结束后return_value的refcount将被减为0，并被销毁，因此，这种情况下完全可以不处理返回
值；return_value_ptr用于返回引用，它需要和zend_function_entry.arg_info联合使用，通常都是NULL。
Zend提供了一组宏用于填充return_value：

这些宏将在填充完return_value后，执行return语句。如果不想return，可以改用相应RETURN_xxx宏的RETVAL_xxx版本。

1.3.1  返回引用

默
认情况下，return_value_ptr是NULL，而当指定返回引用后（参见2.2.4），zend将采用*return_value_ptr作为
返回值。初始状态下，return_value 依然指向一个临时zval，同时 *return_value_ptr =
return_value。
通常应该把return_value销毁，并且将*return_value_ptr设为将要返回的zval*，注意要加加引用计数，因为这相当于将该zval赋值给一个用作返回值的临时变量，函数返回后，Zend会减减引用计数。
示例程序：

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ZEND_FUNCTION(str_reverse)  {      if(ZEND_NUM_ARGS()!= 1)          WRONG_PARAM_COUNT;      zval **args;  if(zend_get_parameters_array_ex(ZEND_NUM_ARGS(), &args TSRMLS_CC)   == FAILURE)      {          return;      }      convert_to_string(*args);      char swap;      char *head = Z_STRVAL_PP(args);      char *end = head + Z_STRLEN_PP(args) - 1;      for(; head < end; ++head, --end)     {         swap = *end;         *end = *head;         *head = swap; } // 销毁临时zval zval_ptr_dtor(return_value_ptr); // 返回传入的参数 *return_value_ptr = *args; // 增加引用计数 ++(*return_value_ptr)->refcount;  }

 

1.4启动和终止函数

Zend
允许模块在加载和卸载时收到通知，以进行初始化和清除工作，我们要做的就是把相应函数传递给Zend，它会在合适的时机自动调用。2.1.3节里留下的五
个NULL就是用于这个目的，它们都是函数指针，最后一个用于配合phpinfo()来显示模块信息，在此忽略，只看其他四个。
Zend提供了如下四个宏，分别用于声明对应的函数：

数module可以是任意的，但最好使用模块名称。这些函数的参数中，对我们有用的是int module_number，它是模块号，全局唯一，后面会提到其用处。
在声明和实现相应函数时，都应该使用这些宏。最后，需要把这些函数填写到zend_module_entry里（参见2.1.3），可按顺序使用如下的宏，这些宏生成相应的函数名称：

以使用如下的Zend函数：

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int call_user_function_ex(  HashTable *function_table,  zval **object_pp,  zval *function_name,  zval **retval_ptr_ptr,  zend_uint param_count,  zval **params[],  int no_separation,  HashTable *symbol_table  TSRMLS_DC)