学步园

转载地址：   http://stblog.baidu-tech.com/?p=601

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：

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

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

格式字符	PHP参数类型	接收变量类型
l	long	long
d	double	double
s	string	char*和int
b	boolean	zend_bool
r	resource	zval*
a	array	zval*
z	zval	zval*
o/O/C	类，不予讨论	N/A

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：

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：

格式字符	意义
|	后面的参数是可选的，如果用户没有传递相应的参数，则本地接收变量保持不变，这用于支持默认参数；
!	前面的那个参数可以是NULL，仅用于razoOC，如果用户传递的是NULL，则本地的接收zval*被设为NULL；
/	如果前面那个参数不是引用传递的，则不直接使用传入的zval，而是执行Copy-On-Write。这一点将在后面解释。

最后，关于参数的数目也是有要求的。如果没有采用默认参数，即’|’格式符，则ZEND_NUM_ARGS()、num_args和格式串指出的参数数目这三者间必须完全匹配，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：

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：

宏	展开
Z_LVAL(zval)	(zval).value.lval
Z_DVAL(zval)	(zval).value.dval
Z_STRVAL(zval)	(zval).value.str.val
Z_STRLEN(zval)	(zval).value.str.len
Z_ARRVAL(zval)	(zval).value.ht
Z_RESVAL(zval)	(zval).value.lval
Z_OBJVAL(zval)	(zval).value.obj
Z_BVAL (zval)	((zend_bool)(zval).value.lval)
Z_TYPE(zval)	(zval).type

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：

convert_to_boolean_ex()

convert_to_long_ex()

convert_to_double_ex()

convert_to_string_ex()

convert_to_array_ex()

convert_to_object_ex()

convert_to_null_ex()

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：

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：

Macro	Description
RETURN_RESOURCE(resource)	resource
RETURN_BOOL(bool)	boolean
RETURN_FALSE	false
RETURN_TRUE	true
RETURN_NULL()	NULL
RETURN_LONG(long)	long
RETURN_DOUBLE(double)	double
RETURN_STRING(string, duplicate)	字符串。string必须是C串，因为Zend将调用strlen()；duplicate表示是否将传入的C串复制一份再赋给zval，如果传入的C串不是用Zend例程分配的，应该指定该值
RETURN_STRINGL(string, length, duplicate)	指定字符串长度，而不是使用strlen()
RETURN_EMPTY_STRING()	空字符串

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：

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：

宏	意义
ZEND_MODULE_STARTUP_D(module)	在加载模块时调用
ZEND_MODULE_SHUTDOWN_D(module)	在卸载模块时调用
ZEND_MODULE_ACTIVATE_D(module)	一个页面开始运行时调用
ZEND_MODULE_DEACTIVATE_D(module)	一个页面运行完毕时调用

这些宏的用法和ZEND_FUNCTION宏一样（参见2.1.1），展开后就是声明了特定原型的函数，其参数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：

ZEND_MODULE_STARTUP_N(module)

ZEND_MODULE_SHUTDOWN_N(module)

ZEND_MODULE_ACTIVATE_N(module)

ZEND_MODULE_DEACTIVATE_N(module)

1.5调用PHP函数

有时我们需要在模块中调用用户指定的函数，比如我们实现了sort这样的函数，并且允许用户指定比较函数。这可以使用如下的Zend函数：

第一个参数是HashTable，在1.2.3节提到Zend使用HashTable来存储PHP函数，function_table用于指定从哪个HashTable中获取函数。通常应该用CG(function_table)，展开就是compiler_globals.function_table，compiler_globals是一个用来存储编译器数据的全局数据结构（与其对应的还有个EG宏，即executor_globals，它用来存储执行器数据）。compiler_globals.function_table里面存储了所有我们可以在PHP页面里面调用的函数，包括Zend内建函数、PHP标准库函数、模块导出的函数以及用户使用PHP代码定义的函数。

object_pp是一个对象，当指定该值时，Zend会从对象的函数表中获取函数，这里不予讨论，总是设为NULL。

function_name必须是string型的zval，存储我们希望调用的函数的名称。为什么使用zval而不是直接用char*，是因为Zend考虑到大部分情况下，我们都是从用户那获得参数，然后再调用call_user_function_ex的，这样就可以不作处理直接把用户参数传给该函数。当然，我们也可以手动创建一个string型zval传给它。

retval_ptr_ptr用于获取函数的返回值，Zend执行完指定的函数后，它就将返回值的指针填充到这里。

param_count和params用于指定函数的参数，params是个zval **这点可能让人感到奇怪，但考虑到该函数的常见用法（见下面的示例）以及2.2.2节关于函数参数的介绍，就一点也不奇怪了。

no_separation用于指定是否在必要时执行zval分离（参见1.1.3），这在写入非引用zval时发生。应该总是将其设为0，表示执行zval分离，否则可能破坏数据。

symbol_table用于指定目标函数的active_symbol_table（参见1.2.3），通常应该使用NULL，这样Zend会为目标函数生成一个空的符号表。

说了这么多，该动动手了，下面的程序片段简单实现了PHP API call_user_func的功能：

1.6访问PHP变量

1.6.1  设置

1.2.3节提到Zend使用HashTable来存储全局和局部变量符号，因此访问PHP变量，其实就是操作HashTable。当然，我们不需要手工去做，Zend提供了一组宏完成这些工作。

PHP变量的创建共有三步，首先需要创建一个zval结构，可使用如下的宏：

这个宏先调用emalloc分配一块zval，然后将其refcount设为1、is_ref设为0。

之后就是设置zval的值，同样，我们不需要直接操作zval的成员，Zend已经提供了如下的宏：

Macro	Description
ZVAL_RESOURCE(zval*, resource)	resource
ZVAL_BOOL(zval*, bool)	boolean
ZVAL_FALSE(zval*)	false
ZVAL_TRUE(zval*)	true
ZVAL_NULL(zval*)	NULL
ZVAL_LONG(zval*, long)	long
ZVAL_DOUBLE(zval*, double)	double
ZVAL_STRING(zval*, string, duplicate)	string必须是C串，因为Zend将调用strlen()；duplicate表示是否将传入的C串复制一份再赋给zval，如果传入的C串不是用Zend例程分配的，应该指定该值
ZVAL_STRINGL(zval*, string, length, duplicate)	指定字符串长度，而不是使用strlen()
ZVAL_EMPTY_STRING(zval*)	空字符串

可能你会发现，这个表格和2.3节里面的返回值宏表格很相似，不错，返回值宏就是直接调用的ZVAL_xxx。

既然有了zval，下面把它添加到变量符号表里就可以了，可以使用如下的一组宏：

symtable用来指定你想插入的符号表，一般使用EG(active_symbol_table)，表示访问当前调用者的活动符号表。如果想强制访问全局符号表，可以用&EG(symbol_table)，这也正是ZEND_SET_GLOBAL_VAR(name, var)所做的。这两个宏的最终效果和执行PHP赋值语句name = var完全一样。

如果只是访问全局变量，可以使用单个宏代替上述三步：

上述宏分别用于创建全局的string、long和double变量，它们在内部执行了以上三步，当然，最后调用的是ZEND_SET_GLOBAL_VAR宏。

1.6.2 获取

如果想获取已有的PHP变量，则只能直接访问HashTable，Zend并没有提供相应的操作：

这个函数从HashTable中查找元素，pData用于获取结果值，Bucket.pData将被放到这里（如果找到的话）。函数成功则返回SUCCESS，否则返回FAILURE。

下面是个示例：

这段代码从活动符号表中查找名为var的变量，需要注意的是nKeyLength是4，必须包括结尾的0。

获得变量后，拿来读是没有问题的，但是写操作就应该小心对待了。只有当refcount为1或者is_ref为1，才可以写入；否则应该进行zval分离，具体参见1.2.3节。

1.6.3  常量

PHP常量的内部定义如下：

常量的值依然使用zval存储，但这里的zval是私有的，不会和其他变量或常量共享，其refcount和is_ref被忽略。module_number是模块号，在启动函数中可以获取该值（参见2.4），当模块被卸载时，Zend会使用模块号查找和删除所有该模块注册的常量。如果希望在模块被卸载后，常量依然有效，可以将module_number设为0。另一个注意点是，name_len需要包含结尾的0。

flags值可以是如下两个，可以使用”|”联用：

flag	意义
CONST_CS	常量名大小写敏感
CONST_PERSISTENT	持久常量，在创建常量的页面执行结束后，常量依然有效(*)

所有常量都被放在EG(zend_constants)这张HashTable里，其key是常量名称，value是zend_constant，注意不是zend_constant*，因此HashTable会复制一份zend_constant作为value。

获取一个常量非常简单，只要传递常量名和接受常量值的zval：

设置常量稍微复杂一点，需要先填写一个zend_constant结构，要注意的是，常量只能是long、double和string。然后使用如下函数将其加入常量表：

同时，Zend也为我们提供了如下的宏，可以直接创建常量：

REGISTER_LONG_CONSTANT(name, value, flags)REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT(name, value, flags)

REGISTER_DOUBLE_CONSTANT(name, value, flags)REGISTER_MAIN_DOUBLE_CONSTANT(name, value, flags)

REGISTER_STRING_CONSTANT(name, value, flags)REGISTER_MAIN_STRING_CONSTANT(name, value, flags)

REGISTER_STRINGL_CONSTANT(name, value, length, flags)REGISTER_MAIN_STRINGL_CONSTANT(name, value, length, flags)

上述宏的MAIN版本用于创建module_number为0的宏，在模块被卸载后，常量依然有效。而非MAIN版本则假设存在一个名为module_number的int变量，并拿来给zend_constant.module_number赋值，可见这组宏原本就是为在模块启动函数里调用而设计的。另外，当创建string型常量时，Zend也会dup一份字符串，因此可以直接使用C串指定常量值。

最后需要指出的是，上述函数和宏都无法改变已有的常量，如果发现已经存在同名常量，则函数失败。如果想修改的话，只能通过HashTable操作。

1.7输出信息

Zend提供了两个函数用于向浏览器输出信息：

zend_printf用法和C的printf一样；zend_error用于输出错误信息，type可以指定错误的性质，对于不同的错误，Zend将作不同处理：

错误码	处理
E_ERROR	严重错误，立即终止脚本运行。
E_WARNING	警告， 脚本继续执行。
E_PARSE	解析错误，解析器复位，脚本继续执行。
E_NOTICE	通知，脚本继续执行。该信息默认情况下不予输出，可以修改php.ini来启用。

该函数会同时输出出错的文件和行号，类似这样：