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PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

藏色散人轉載: 2019-03-22 13:48:273734瀏覽

什麼是抽象語法樹？

抽象語法樹（abstract syntax tree，AST）是原始碼的抽象語法結構的樹狀表示，樹上的每個節點都表示原始碼中的一種結構，這所以說是抽象的，是因為抽象語法樹並不會表示出真實語法出現的每一個細節，比如說，嵌套括號被隱含在樹的結構中，並沒有以節點的形式呈現。抽象語法樹並不依賴源語言的語法，也就是說語法分析階段所採用的上下文無文法【文法是用來描述語言的語法結構的形式規則。任何一種語言都有它自己的文法,不管它是機器語言還是自然語言。】，因為在寫文法時，經常會對文法進行等價的轉換（消除左遞歸，回溯，二義性等），這樣會給文法分析引入一些多餘的成分，對後續階段造成不利影響，甚至會使合個階段變得混亂。因些，許多編譯器常常要獨立建構語法分析樹，為前端，後端建立一個清晰的介面

PHP-Parser的專案首頁是https://github.com/nikic/PHP- Parser。可以對多版本的PHP進行完美解析，產生一顆抽象語法樹。

新的執行過程

PHP7 的核心中有一個重要的變化是加入了 AST。在PHP5中，從php 腳本到opcodes 的執行的過程是：

1.Lexing：詞法掃描分析，將原始檔轉換成token 流；

2.Parsing：語法分析，在此階段生成op arrays。

PHP7 中在語法分析階段不再直接產生op arrays，而是先生成AST，所以過程多了一步：

1.Lexing：詞法掃描分析，將原始檔轉換成token 流；

2.Parsing：語法分析，從token 流產生抽象語法樹；

3.Compilation：從抽象語法樹產生op arrays。

執行時間和記憶體消耗

從以上的步驟來看，這比之前的過程還多了一步，所以照常理來說這反而會增加程序的執行時間和記憶體的使用。但事實上記憶體的使用確實增加了，但是執行時間上卻有所降低。

以下結果是使用小（程式碼大約100 行）、中（大約700 行）、大（大約2800 行）三個腳本分別進行測試得到的，測試腳本： https://gist.github .com/nikic/289b0c7538b46c2220bc.

每個檔案編譯100 次的執行時間（注意文章的測試結果時間是14 年，PHP7 還叫PHP-NG 的時候）：

PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

#單次編譯中的記憶體峰值：

PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

單次編譯的測試結果可能無法代表實際使用的情況，以下是使用 PhpParser進行完整項目測試所得到的結果：

PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

測試表明，使用AST 之後程式的執行時間整體上大概有10% 到15% 的提升，但是記憶體消耗也有增加，在大檔案單次編譯中增加明顯，但是在整個專案執行過程中並不是很嚴重的問題。

還有註意的是以上的結果都是在沒有 Opcache 的情況下，生產環境中開啟 Opcache 的情況下，記憶體的消耗增加也不是很大的問題。

語意上的改變

如果只是時間上的最佳化，似乎也不是使用 AST 的充足理由。其實實現 AST 並不是基於時間優化上的考慮，而是為了解決語法上的問題。下面來看一下語意上的一些變化。

yield 不需要括號

在PHP5 的實作中，如果在一個表達式上下文（例如在一個賦值表達式的右側）中使用yield，你必須在yield 申明兩邊使用括號：

<?php
$result = yield fn();   // 不合法的
$result = (yield fn()); // 合法的

這種行為僅僅是因為PHP5 的實現方式的限制，在PHP7 中，括號不再是必須的了。所以下面這些寫法也都是合法的：

<?php
$result = yield;
$result = yield $v;
$result = yield $k => $v;

當然了，還要遵循 yield 的應用場景才行。

括號不會影響行為

在 PHP5 中，

<?php
($foo)[&#39;bar&#39;] = &#39;baz&#39;;
# PHP Parse error: Syntax error, unexpected &#39;[&#39; on line 1

但是在 PHP7 中，兩個寫法表示同樣的意思。

同樣，如果函數的參數被括號包裹，類型檢查存在問題，在PHP7 中這個問題也得到了解決：

<?php
function func() {
    return [];
}

function byRef(array &$a) {
}

byRef((func()));

以上代碼在PHP5 中不會告警，除非使用byRef (func()) 的方式調用，但是在PHP7 中，不管func() 兩邊有沒有括號都會產生以下錯誤：

PHP Strict standards:  Only variables should be passed by reference ...

list() 的變化

list 关键字的行为改变了很多。list 给变量赋值的顺序（等号左右同时的顺序）以前是从右至左，现在是从左到右：

<?php
list($array[], $array[], $array[]) = [1, 2, 3];
var_dump($array);
// PHP5: $array = [3, 2, 1]
// PHP7: $array = [1, 2, 3]
# 注意这里的左右的顺序指的是等号左右同时的顺序，
# list($a, $b) = [1, 2] 这种使用中 $a == 1, $b == 2 是没有疑问的。

产生上面变化的原因正是因为在 PHP5 的赋值过程中，3 会最先被填入数组，1 最后，但是现在顺序改变了。

同样的变化还有：

<?php
$a = [1, 2];
list($a, $b) = $a;
// PHP5: $a = 1, $b = 2
// PHP7: $a = 1, $b = null + "Undefined index 1"

这是因为在以前的赋值过程中 $b 先得到 2，然后 $a 的值才变成1，但是现在 $a 先变成了 1，不再是数组，所以 $b 就成了null。

list 现在只会访问每个偏移量一次

<?php
list(list($a, $b)) = $array;
// PHP5:
$b = $array[0][1];
$a = $array[0][0];
// PHP7:
// 会产生一个中间变量，得到 $array[0] 的值
$_tmp = $array[0];
$a = $_tmp[0];
$b = $_tmp[1];

空的 list 成员现在是全部禁止的，以前只是在某些情况下：

<?php
list() = $a;           // 不合法
list($b, list()) = $a; // 不合法
foreach ($a as list()) // 不合法 (PHP5 中也不合法)

引用赋值的顺序

引用赋值的顺序在 PHP5 中是从右到左的，现在时从左到右：

<?php
$obj = new stdClass;
$obj->a = &$obj->b;
$obj->b = 1;
var_dump($obj);
// PHP5:
object(stdClass)#1 (2) {
 ["b"] => &int(1)
  ["a"] => &int(1)
}
// PHP7:
object(stdClass)#1 (2) {
 ["a"] => &int(1)
  ["b"] => &int(1)
}

__clone 方法可以直接调用

现在可以直接使用 $obj->__clone() 的写法去调用 __clone 方法。 __clone 是之前唯一一个被禁止直接调用的魔术方法，之前你会得到一个这样的错误：

Fatal error:Cannot call __clone() method on objects -use &#39;clone $obj&#39; instead in...

变量语法一致性

AST 也解决了一些语法一致性的问题，这些问题是在另外一个 RFC 中被提出的：https://wiki.php.net/rfc/uniform_variable_syntax.

在新的实现上，以前的一些语法表达的含义和现在有些不同，具体的可以参照下面的表格：

PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

整体上还是以前的顺序是从右到左，现在从左到右，同时也遵循括号不影响行为的原则。这些复杂的变量写法是在实际开发中需要注意的。

PHP7 的抽象語法樹（AST）帶來的變化

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