php7's ast

php7’s
ast 2015/11/22
第六回闇PHP勉強会
do_aki

@do_aki
＠do_aki
http://do-aki.net/

コンパイルプロセス（教科書的)
字句
解析
構文
解析
最適化
コード
生成

字句解析
• ソースコードをトークンに分解
• トークン := 意味を持つ最小単位
<?php
function hello ( ) {
echo ‘HELLO WORLD’ ;
}

字句解析
• ソースコードをトークンに分解
• トークン := 意味を持つ最小単位
<?php
}
T_OPEN_TAG
T_FUNCTION T_STRING ( ) {
}
T_ECHO
T_CONSTANT
_ENCAPSED_STRING
;

構文解析
• トークン列から規則（文法）を導く
}
T_FUNCTION T_STRING ( ) {
}
T_ECHO
T_CONSTANT
_ENCAPSED_STRING
;inner_statement_list
関数定義

php5 のコンパイルプロセス
字句解析構文解析+コード生成
字句解析構文解析コード生成
zendlex -> TOKEN zendparse -> OPCODE
zendlex -> TOKEN zendparse -> AST zend_compile_stmt -> OPCODE

字句解析構文解析+コード生成
字句解析構文解析コード生成
zendlex -> TOKEN zendparse -> OPCODE
zendlex -> TOKEN zendparse -> AST zend_compile_stmt -> OPCODE
構文解析で AST を構築し、
AST から OPCODE を生成

導入理由
コンパイラおよびパーサのメンテナンス
性向上（技巧的なコードの排除）
技術的な問題により、導入が困難であっ
た文法を扱えるようになる

zend_ast (基本形)
• Zend/zend_ast.h / Zend/zend_ast.c
typedef uint16_t zend_ast_kind;
typedef uint16_t zend_ast_attr;
struct _zend_ast {
zend_ast_kind kind;
/* Type of the node (ZEND_AST_* enum constant) */
zend_ast_attr attr;
/* Additional attribute, use depending on node type */
uint32_t lineno;
/* Line number */
zend_ast *child[1];
/* Array of children (using struct hack) */
};
typedef struct _zend_ast zend_ast; // <- Zend/zend_types.h
Zend/zend_ast.h より一部見やすさのために改変

zend_ast_kind
• ZEND_AST_*
• 全98種 (php7.0.0 RC7 時点)
• 大まかに分類して4系統
– 特殊ノード ZEND_AST_ZVAL / ZEND_AST_ZNODE
– 定義ノード ZEND_AST_CLASS など
– リストノード ZEND_AST_STMT_LIST など
– 通常ノード ZEND_AST_VAR, ZEND_AST_FOREACH など

特殊ノード (special nodes)
• ZEND_AST_ZVAL
– zval を包含するノード
– リテラルや変数名、呼び出し関数名等
– 常にリーフ
• ZEND_AST_ZNODE
– 構文解析の過程では一切利用されない
– コンパイル時に一時的に使われる
– あまり詳しく追ってない

定義ノード (declaration nodes)
• doc_comment を保持
• 常に4つの子ノードを確保 (NULL の場合もある)
• ZEND_AST_FUNC_DECL 関数定義
• ZEND_AST_CLOSURE 無名関数定義
• ZEND_AST_METHOD メソッド定義
• ZEND_AST_CLASS クラス、無名クラス、
インタフェース、トレイト定義

リストノード (list nodes)
• 配下に複数のノードを格納するノード
• ZEND_AST_STMT ステートメントを格納(ASTのROOT)
• ZEND_AST_IF if文の各条件とブロックを格納
• ZEND_AST_ARRAY 配列
• その他、 ZEND_AST_ARG_LIST 等 “,” を
使って列挙するところは大体ここに分類

通常ノード(standard nodes)
• 0 child nodes
– ZEND_AST_MAGIC_CONST / ZEND_AST_TYPE
– __LINE__ とか / callable とか
• 1 child nodes
– 変数、定数、キャスト、単項演算子等
• 2 child nodes
– 配列の要素参照、関数呼び出し、代入、２項演算子、new など
• 3 child nodes
– メソッド呼び出し、プロパティ定義、3項演算子など
• 4 child nodes
– ZEND_AST_FOR / ZEND_AST_FOREACH
– for (1, 2, 3) { 4 } / foreach (1 as 2 => 3) {4}

専用のメモリ領域
• CG(ast_arena)
• 初期サイズは32MB
• 構文解析前に確保
(zend_arena_create)
• OPCODE生成後に破棄
(zend_arena_destroy)
zend_ast_create_*
zend_ast_alloc(size)
zend_arena_alloc(
&CG(ast_arena), size)

AST Hook Function
• AST構築直後 (OPCODE 生成前)に呼ばれる
• AST そのものが渡される -> 改変可能
• 将来的には、このフックポイントを利用した、最
適化やフィルタを行う拡張が生まれるのでは
• https://wiki.php.net/rfc/parser-
extension-api
typedef void (*zend_ast_process_t)(zend_ast *ast);
extern ZEND_API zend_ast_process_t zend_ast_process;

nikic/php-ast
https://github.com/nikic/php-ast

do-aki/phpast
https://github.com/do-aki/phpast

Hello world
function hello() {
echo 'hello wporld';
}

FizzBuzz
for ($i = 1; $i <= 100; $i++) {
if ($i % 3 == 0 && $i % 5 == 0) {
echo 'FizzBuzz';
} elseif ($i % 5 == 0) {
echo 'Buzz';
} elseif ($i % 3 == 0) {
echo 'Fizz';
} else {
echo $i;
}
echo PHP_EOL;
}

字句解析器の状態 (全10状態)
• 初期状態 (INITIAL)
• PHP Script (ST_IN_SCRIPTING)
• 文字列解析のための状態
– ST_DOUBLE_QUOTES
– ST_BACKQUOTE
– ST_HEREDOC
– ST_END_HEREDOC
– ST_NOWDOC
– ST_LOOKING_FOR_VARNAME (${)
• プロパティ参照解析のための状態
– ST_LOOKING_FOR_PROPERTY ($xxx->)
• 配列要素参照解析のための状態
– ST_VAR_OFFSET

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