我們都知道php屬於弱類型的語言，不同類型之間可以直接進行運算，比如加減乘除，但是php是構建在c語言之上的，它是如何實現這種複合類型運算的呢？很顯然，內核幫我們作了類型轉化，下面我們就從一個簡單的例子具體看下zend引擎中都幹了哪些事。(文中涉及的代碼均來自php-7.0.4)
//a.php
<?php
$str = "6";
$a = $str + 5;
echo $a;$ php a.php
$ 11opcode及zend_execute_data
cli下執行一個php腳本的主要的流程是：main() -> do_cli() -> php_execute_script() -> zend_execute_scripts() -> （解析、編譯）compile_file() ->（執行） zend_execute()
我們直接跳過前面詞法、語法分析、AST的生成過程，直接從zend_execute開始看。
//zend_vm_execute.h #441
ZEND_API void zend_execute(zend_op_array *op_array, zval *return_value)這個方法比較簡單，只有兩個參數：編譯階段生成的opcode array、返回值指針，這個方法是vm執行的入口，所有的php腳本最終都是在這裏開始執行的。opcode是zend引擎的執行指令，比如加減、賦值、調用函數等等，所有的opcode定義在zend_vm_opcodes.h中。下面是opcode指令具體的結構：
//zend_compile.h #155
struct _zend_op {
const void *handler; //該指令的處理函數
znode_op op1; //操作數1，與op2用於存儲具體操作的左右值，如賦值操作，在編譯時將等號左右的兩個值分別存於op1、op2
znode_op op2; //操作數2，可以不用
znode_op result; //返回值
uint32_t extended_value;
uint32_t lineno;
zend_uchar opcode; //opcode編碼
zend_uchar op1_type; //操作數的類型:IS_CONST、IS_TMP_VAR、IS_VAR、IS_UNUSED、IS_CV
zend_uchar op2_type;
zend_uchar result_type;
};
//#73
typedef union _znode_op {
uint32_t constant;
uint32_t var; //存儲值在CV數組中的位置，所以是一個int，臨時變量存在一個CV數組中
uint32_t num;
uint32_t opline_num; /* Needs to be signed */
#if ZEND_USE_ABS_JMP_ADDR
zend_op *jmp_addr;
#else
uint32_t jmp_offset;
#endif
#if ZEND_USE_ABS_CONST_ADDR
zval *zv;
#endif
} znode_op;php腳本編譯的過程就是從AST生成一個個zend_op的結構，然後將opcodes數組傳給zend_execute()執行。
執行的過程中有一個非常核心的結構：zend_execute_data，這個結構定義也定義在zend_compile.h中：
#430
struct _zend_execute_data {
const zend_op *opline; /* executed opline */
zend_execute_data *call; /* current call */
zval *return_value;
zend_function *func; /* executed funcrion */
zval This; /* this + call_info + num_args */
zend_class_entry *called_scope;
zend_execute_data *prev_execute_data;
zend_array *symbol_table;
#if ZEND_EX_USE_RUN_TIME_CACHE
void **run_time_cache; /* cache op_array->run_time_cache */
#endif
#if ZEND_EX_USE_LITERALS
zval *literals; /* cache op_array->literals */
#endif
};zend_execute_data這個結構可以簡單的認爲是一個運行棧，它記錄着執行過程中的opcode、符號表等等，最終執行的過程就是從zend_execute_data->opline開始，然後zend_execute_data->opline++執行下一條指令。
函數調用會新開闢一個zend_execute_data，接着初始化，返回ZEND_VM_ENTER進入新的execute，然後開始從新的zend_execute_data->opline開始執行函數內部的opcode，執行完再將之前的zend_execute_data指針還原，接着執行下面的操作。關於函數、類的執行機制這裏不多說，後續會有專門的介紹。
下面回到文章一開始提到的那個例子。
弱類型運算
用gdb調試zend_execute()，根據傳入的op_array得到所有的opcode：
handler是根據opcode、op1_type、op2_type確定的，換句話說，每一個opcode都可以根據不同的操作數類型定義不同的handler，所以一個opcode最多有5x5=25個handler，在定義的時候也需要定義25個，當然定義爲null，具體的對應方法見：
//zend_vm_execute.h #49741
ZEND_API void zend_vm_set_opcode_handler(zend_op* op)
{
op->handler = zend_vm_get_opcode_handler(zend_user_opcodes[op->opcode], op);
}
//#49717
static const void *zend_vm_get_opcode_handler(zend_uchar opcode, const zend_op* op)
{
.....
return zend_opcode_handlers[opcode * 25 + zend_vm_decode[op->op1_type] * 5 + zend_vm_decode[op->op2_type]];
}opcode handler也全部定
義在zend_vm_execute.h，從php的代碼可以看出各語句對應的opcode：
<?php
$str = "6"; => ZEND_ASSIGN
$a = $str + 5; => ZEND_ADD & ZEND_ASSIGN
echo $a; => ZEND_ECHOstring + int的加法運算opcode就是ZEND_ADD，對應的handler是ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER：
//zend_vm_execute.h #29773
static ZEND_OPCODE_HANDLER_RET ZEND_FASTCALL ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER(ZEND_OPCODE_HANDLER_ARGS)
{
USE_OPLINE
zval *op1, *op2, *result;
op1 = _get_zval_ptr_cv_undef(execute_data, opline->op1.var);
op2 = EX_CONSTANT(opline->op2);
//這裏是針對long、double類型的直接處理(數值類型之間轉化比較簡單，本文不對這種情況討論)
if (EXPECTED(Z_TYPE_INFO_P(op1) == IS_LONG)) {
...
} else if (EXPECTED(Z_TYPE_INFO_P(op1) == IS_DOUBLE)) {
...
}
SAVE_OPLINE();
if (IS_CV == IS_CV && UNEXPECTED(Z_TYPE_INFO_P(op1) == IS_UNDEF)) {
op1 = GET_OP1_UNDEF_CV(op1, BP_VAR_R);
}
if (IS_CONST == IS_CV && UNEXPECTED(Z_TYPE_INFO_P(op2) == IS_UNDEF)) {
op2 = GET_OP2_UNDEF_CV(op2, BP_VAR_R);
}
//非數值類型將走到這裏處理
add_function(EX_VAR(opline->result.var), op1, op2);
ZEND_VM_NEXT_OPCODE_CHECK_EXCEPTION();
}示例中是一個string + int的操作，有非數值類型，所以會由add_function()處理：
//zend_operators.c #865
ZEND_API int ZEND_FASTCALL add_function(zval *result, zval *op1, zval *op2)
{
while (1) {
switch (TYPE_PAIR(Z_TYPE_P(op1), Z_TYPE_P(op2))) {
...
defualt:
...
ZEND_TRY_BINARY_OBJECT_OPERATION(ZEND_ADD, add_function);
zendi_convert_scalar_to_number(op1, op1_copy, result);
zendi_convert_scalar_to_number(op2, op2_copy, result);
}
}
}看到了吧zendi_convert_scalar_to_number()，這就是內核幫我們轉化類型的地方，到這裏我們應該就能明白php不同類型之間運算的實現方式了吧，再具體追下zendi_convert_scalar_to_number，這其實是個宏：
//zend_operators.c #190
#define zendi_convert_scalar_to_number(op, holder, result) \
if (op==result) { \
if (Z_TYPE_P(op) != IS_LONG) { \
convert_scalar_to_number(op); \
} \
} else { \
switch (Z_TYPE_P(op)) { \
case IS_STRING: \
{ \
if ((Z_TYPE_INFO(holder)=is_numeric_string(Z_STRVAL_P(op), Z_STRLEN_P(op), &Z_LVAL(holder), &Z_DVAL(holder), 1)) == 0) { \
ZVAL_LONG(&(holder), 0); \
} \
(op) = &(holder); \
break; \
} \
case IS_NULL:
...op2是IS_LONG，不需要處理，這裏只有op1從string -> long，這個宏傳了三個參數：op1，op1_copy，result，轉化爲long的值放到了op1_copy中，然後替換爲op1，這時候add_function()下一次循環就到“case TYPE_PAIR(IS_LONG, IS_LONG)： ”處理了，從這裏我們看出內核是對變量轉化後的新值進行的運算，對原變量並沒有作處理。
具體的類型轉化可以看is_numeric_string()方法，這裏是根據字符(+、-、.)確定是轉爲long還是double的，具體過程有興趣的可以仔細看下算法：
//zend_operators.h #138
static zend_always_inline zend_uchar is_numeric_string_ex(const char *str, size_t length, zend_long *lval, double *dval, int allow_errors, int *oflow_info)
{
if (*str > '9') {
return 0;
}
return _is_numeric_string_ex(str, length, lval, dval, allow_errors, oflow_info);
}
static zend_always_inline zend_uchar is_numeric_string(const char *str, size_t length, zend_long *lval, double *dval, int allow_errors) {
return is_numeric_string_ex(str, length, lval, dval, allow_errors, NULL);
}
//zend_operators.c #2753
ZEND_API zend_uchar ZEND_FASTCALL _is_numeric_string_ex(const char *str, size_t length, zend_long *lval, double *dval, int allow_errors, int *oflow_info)
{
...
}