深入了解php的扩展开发

零到壹度原创: 2018-04-14 16:54:231547浏览

PHP是当前应用非常广泛的一门语言，从国外的Facebook、Twitter到国内的淘宝、腾讯、百度再到互联网上林林总总的各种大中小型网站都能见到它的身影。PHP的成功，应该说很大程度上依赖于其开放的扩展API机制和丰富的扩展组件（PHP Extension），正是这些扩展组件使得PHP从各种数据库操作到XML、JSON、加密、文件处理、图形处理、Socket等领域无所不能。有时候开发人员可能需要开发自己的PHP扩展，当前PHP5的扩展机制是基于Zend API的，Zend API提供了丰富的接口和宏定义，加上一些实用工具，使得PHP扩展开发起来难度并不算特别大。本文将介绍关于PHP扩展组件开发的基本知识，并通过一个实例展示开发PHP扩展的基本过程。

PHP扩展组件的开发过程在Unix和Windows环境下有所不同，但基本是互通的，本文将基于Unix环境（具体使用Linux）。阅读本文需要简单了解Unix环境、PHP和C语言的一些基础知识，只要简单了解就行，我会尽量不涉及太过具体的操作系统和语言特性，并在必要的地方加以解释，以便读者阅读。

本文的具体开发环境为Ubuntu 10.04 + PHP 5.3.3。

下载PHP源代码

要开发PHP扩展，第一步要下载PHP源代码，因为里面有开发扩展需要的工具。我下载的是PHP最新版本5.3.3，格式为tar.bz2压缩包。

下载地址为：http://cn.php.net/get/php-5.3.3.tar.bz2/from/a/mirror

下载后，将源代码移动到合适的目录并解压。解压命令为：

tar -jxvf 源码包名称

若下载的是tar.gz压缩包，解压命令为

tar -zxvf 源码包名称

解压后，在源代码目录中有个ext目录，这里便是和PHP扩展有关的目录。进入目录后用ls查看，可以看到许多已经存在的扩展。下图是在我的环境下查看的结果：

其中蓝色的均是扩展包目录，其中可以看到我们很熟悉的mysql、iconv和gd等等。而ext_skel是Unix环境下用于自动生成PHP扩展框架的脚本工具，后面我们马上会用到，ext_skel_win32.php是windows下对应的脚本。

开发自己的PHP扩展——say_hello

下面我们开发一个PHP扩展：say_hello。这个扩展很简单，只是接受一个字符串参数，然后输出“Hello xxx!”。这个例子只是为了介绍PHP扩展组件的开发流程，不承担实际功能。

生成扩展组件框架

PHP的扩展组件开发目录和文件是有固定组织结构的，你可以随便进入一个已有扩展组件目录，查看其所有文件，我想你一定眼花缭乱了。当然你可以选择手工完成框架的搭建，不过我相信你更希望有什么东西来帮你完成。上文提到的ext_skel脚本就是用来自动构建扩展包框架的工具。ext_skel的完整命令为：

ext_skel --extname=module [--proto=file] [--stubs=file] [--xml[=file]] [--skel=dir] [--full-xml] [--no-help]

作为初学者，我们不必了解所有命令参数，实际上，大多数情况下只需要提供第一个参数就可以了，也就是扩展模块的名字。因此，我们在ext目录中键入如下命令：

./ext_skel --extname=say_hello

（如果你希望详细了解ext_skel的各项命令参数，请参考这里）

这时再用ls查看，会发现多了一个“say_hello”目录，进入这个目录，会发现ext_skel已经为我们建立好了say_hello的基本框架，如下图：

如果你懒得弄清楚PHP扩展包目录结构的全部内容，那么里面有三个文件你必须注意：

config.m4：这是Unix环境下的Build System配置文件，后面将会通过它生成配置和安装。

php_say_hello.h：这个文件是扩展模块的头文件。遵循C语言一贯的作风，这个里面可以放置一些自定义的结构体、全局变量等等。

say_hello.c：这个就是扩展模块的主程序文件了，最终的扩展模块各个函数入口都在这里。当然，你可以将所有程序代码都塞到这里面，也可以遵循模块化思想，将各个功能模块放到不同文件中。

下面的内容主要围绕这三个文件展开。

Unix Build System配置

开发PHP扩展组件的第一步不是写实现代码，而是要先配置好Build System选项。由于我们是在Linux下开发，所以这里的配置主要与config.m4有关。

关于Build System配置这一块，要是写起来能写一大堆，而且与Unix系统很多东西相关，就算我有兴趣写估计大家也没兴趣看，所以这里我们从略，只拣关键地方说一下，关于config.m4更多细节可以参考这里。

打开生成的config.m4文件，内容大致如下：

dnl $Id$
dnl config.m4 for extension say_hello
dnl Comments in this file start with the string &#39;dnl&#39;.
dnl Remove where necessary. This file will not work
dnl without editing.
 
dnl If your extension references something external, use with:
dnl PHP_ARG_WITH(say_hello, for say_hello support,
dnl Make sure that the comment is aligned:
dnl [ --with-say_hello Include say_hello support])
 
dnl Otherwise use enable:
dnl PHP_ARG_ENABLE(say_hello, whether to enable say_hello support,
dnl Make sure that the comment is aligned:
dnl [ --enable-say_hello Enable say_hello support])
 
if test "$PHP_SAY_HELLO" != "no"; then
dnl Write more examples of tests here...
dnl # --with-say_hello -> check with-path
dnl SEARCH_PATH="/usr/local /usr" # you might want to change this
dnl SEARCH_FOR="/include/say_hello.h" # you most likely want to change this
dnl if test -r $PHP_SAY_HELLO/$SEARCH_FOR; then # path given as parameter
dnl SAY_HELLO_DIR=$PHP_SAY_HELLO
dnl else # search default path list
dnl AC_MSG_CHECKING([for say_hello files in default path])
dnl for i in $SEARCH_PATH ; do
dnl if test -r $i/$SEARCH_FOR; then
dnl SAY_HELLO_DIR=$i
dnl AC_MSG_RESULT(found in $i)
dnl fi
dnl done
dnl fi
dnl
dnl if test -z "$SAY_HELLO_DIR"; then
dnl AC_MSG_RESULT([not found])
dnl AC_MSG_ERROR([Please reinstall the say_hello distribution])
dnl fi
dnl # --with-say_hello -> add include path
dnl PHP_ADD_INCLUDE($SAY_HELLO_DIR/include)
dnl # --with-say_hello -> check for lib and symbol presence
dnl LIBNAME=say_hello # you may want to change this
dnl LIBSYMBOL=say_hello # you most likely want to change this
dnl PHP_CHECK_LIBRARY($LIBNAME,$LIBSYMBOL,
dnl [
dnl PHP_ADD_LIBRARY_WITH_PATH($LIBNAME, $SAY_HELLO_DIR/lib, SAY_HELLO_SHARED_LIBADD)
dnl AC_DEFINE(HAVE_SAY_HELLOLIB,1,[ ])
dnl ],[
dnl AC_MSG_ERROR([wrong say_hello lib version or lib not found])
dnl ],[
dnl -L$SAY_HELLO_DIR/lib -lm
dnl ])
dnl
dnl PHP_SUBST(SAY_HELLO_SHARED_LIBADD)
PHP_NEW_EXTENSION(say_hello, say_hello.c, $ext_shared)
fi

不要看这么多，因为所有以“dnl”开头的全是注释，所以真正起作用没几行。这里需要配置的只有下面几行：

dnl If your extension references something external, use with:
dnl PHP_ARG_WITH(say_hello, for say_hello support,
dnl Make sure that the comment is aligned:
dnl [ --with-say_hello Include say_hello support])
 
dnl Otherwise use enable:
dnl PHP_ARG_ENABLE(say_hello, whether to enable say_hello support,
dnl Make sure that the comment is aligned:
dnl [ --enable-say_hello Enable say_hello support])

我想大家也都能看明白，意思就是“如果你的扩展引用了外部组件，使用…，否则使用…”。我们的say_hello扩展并没有引用外部组件，所以将“Otherwise use enable”下面三行的“dnl”去掉，改为：

dnl Otherwise use enable:
PHP_ARG_ENABLE(say_hello, whether to enable say_hello support,
Make sure that the comment is aligned:
[ --enable-say_hello Enable say_hello support])

保存，这样关于Build System配置就大功告成了。

PHP Extension及Zend_Module结构分析

以上可以看成是为开发PHP扩展而做的准备工作，下面就要编写核心代码了。上文说过，编写PHP扩展是基于Zend API和一些宏的，所以如果要编写核心代码，我们首先要弄清楚PHP Extension的结构。因为一个PHP Extension在C语言层面实际上就是一个zend_module_entry结构体，这点可以从“php_say_hello.h”中得到证实。打开“php_say_hello.h”，会看到里面有怎么一行：

extern zend_module_entry say_hello_module_entry;

say_hello_module_entry就是say_hello扩展的C语言对应元素，而关于其类型zend_module_entry的定义可以在PHP源代码的“Zend/zend_modules.h”文件里找到，下面代码是zend_module_entry的定义：

typedef struct _zend_module_entry zend_module_entry;
 
struct _zend_module_entry {
    unsigned short size;
    unsigned int zend_api;
    unsigned char zend_debug;
    unsigned char zts;
    const struct _zend_ini_entry *ini_entry;
    const struct _zend_module_dep *deps;
    const char *name;
    const struct _zend_function_entry *functions;
    int (*module_startup_func)(INIT_FUNC_ARGS);
    int (*module_shutdown_func)(SHUTDOWN_FUNC_ARGS);
    int (*request_startup_func)(INIT_FUNC_ARGS);
    int (*request_shutdown_func)(SHUTDOWN_FUNC_ARGS);
    void (*info_func)(ZEND_MODULE_INFO_FUNC_ARGS);
    const char *version;
    size_t globals_size;
 
    #ifdef ZTS
    ts_rsrc_id* globals_id_ptr;
    #else
    void* globals_ptr;
    #endif
 
    void (*globals_ctor)(void *global TSRMLS_DC);
    void (*globals_dtor)(void *global TSRMLS_DC);
    int (*post_deactivate_func)(void);
    int module_started;
    unsigned char type;
    void *handle;
    int module_number;
    char *build_id;
};

这个结构体可能看起来会让人有点头疼，不过我还是要解释一下里面的内容。因为这就是PHP Extension的原型，如果不搞清楚，就没法开发PHP Extension了。当然，我就不一一对每个字段进行解释了，只拣关键的、这篇文章会用到的字段说，因为许多字段并不需要我们手工填写，而是可以使用某些预定义的宏填充。

第7个字段“name”，这个字段是此PHP Extension的名字，在本例中就是“say_hello”。

第8个字段“functions”，这个将存放我们在此扩展中定义的函数的引用，具体结构不再分析，有兴趣的朋友可以阅读_zend_function_entry的源代码。具体编写代码时这里会有相应的宏。

第9-12个字段分别是四个函数指针，这四个函数会在相应时机被调用，分别是“扩展模块加载时”、“扩展模块卸载时”、“每个请求开始时”和“每个请求结束时”。这四个函数可以看成是一种拦截机制，主要用于相应时机的资源分配、释放等相关操作。

第13个字段“info_func”也是一个函数指针，这个指针指向的函数会在执行phpinfo()时被调用，用于显示自定义模块信息。

第14个字段“version”是模块的版本。

（关于zend_module_entry更详尽的介绍请参考这里）

介绍完以上字段，我们可以看看“say_hello.c”中自动生成的“say_hello_module_entry”框架代码了。

/* {{{ say_hello_module_entry
*/
zend_module_entry say_hello_module_entry = {
    #if ZEND_MODULE_API_NO >= 20010901
    STANDARD_MODULE_HEADER,
    #endif
    "say_hello",
    say_hello_functions,
    PHP_MINIT(say_hello),
    PHP_MSHUTDOWN(say_hello),
    PHP_RINIT(say_hello), /* Replace with NULL if there&#39;s nothing to do at request start */
    PHP_RSHUTDOWN(say_hello), /* Replace with NULL if there&#39;s nothing to do at request end */
    PHP_MINFO(say_hello),
    #if ZEND_MODULE_API_NO >= 20010901
    "0.1", /* Replace with version number for your extension */
    #endif
    STANDARD_MODULE_PROPERTIES
};
/* }}} */

首先，宏“STANDARD_MODULE_HEADER”会生成前6个字段，“STANDARD_MODULE_PROPERTIES ”会生成“version”后的字段，所以现在我们还不用操心。而我们关心的几个字段，也都填写好或由宏生成好了，并且在“say_hello.c”的相应位置也生成了几个函数的框架。这里要注意，几个宏的参数均为“say_hello”，但这并不表示几个函数的名字全为“say_hello”，C语言中也不可能存在函数名重载机制。实际上，在开发PHP Extension的过程中，几乎处处都要用到Zend里预定义的各种宏，从全局变量到函数的定义甚至返回值，都不能按照“裸写”的方式来编写C语言，这是因为PHP的运行机制可能会导致命名冲突等问题，而这些宏会将函数等元素变换成一个内部名称，但这些对程序员都是透明的（除非你去阅读那些宏的代码），我们通过各种宏进行编程，而宏则为我们处理很多内部的东西。

写到这里，我们的任务就明了了：第一，如果需要在相应时机处理一些东西，那么需要填充各个拦截函数内容；第二，编写say_hello的功能函数，并将引用添加到say_hello_functions中。

编写phpinfo()回调函数

因为say_hello扩展在各个生命周期阶段并不需要做操作，所以我们只编写info_func的内容，上文说过，这个函数将在phpinfo()执行时被自动调用，用于显示扩展的信息。编写这个函数会用到四个函数：

php_info_print_table_start()——开始phpinfo表格。无参数。

php_info_print_table_header()——输出表格头。第一个参数是整形，指明头的列数，然后后面的参数是与列数等量的(char*)类型参数用于指定显示的文字。

php_info_print_table_row()——输出表格内容。第一个参数是整形，指明这一行的列数，然后后面的参数是与列数等量的(char*)类型参数用于指定显示的文字。

php_info_print_table_end()——结束phpinfo表格。无参数。

下面是“say_hello.c”中需要编写的info_func的具体代码：

/* {{{ PHP_MINFO_FUNCTION
*/
PHP_MINFO_FUNCTION(say_hello)
{
    php_info_print_table_start();
    php_info_print_table_header(2, "say_hello support", "enabled");
    php_info_print_table_row(2, "author", "Zhang Yang"); /* Replace with your name */
    php_info_print_table_end();
    /* Remove comments if you have entries in php.ini
    DISPLAY_INI_ENTRIES();
    */
}
/* }}} */

可以看到我们编写了两行内容、组件是否可用以及作者信息。

编写核心函数

编写核心函数，总共分为三步：1、使用宏PHP_FUNCTION定义函数体；2、使用宏ZEND_BEGIN_ARG_INFO和ZEND_END_ARG_INFO定义参数信息；3、使用宏PHP_FE将函数加入到say_hello_functions中。下面分步说明。

使用宏PHP_FUNCTION定义函数体

PHP_FUNCTION(say_hello_func)
{
    char *name;
    int name_len;
    if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s", &name, &name_len) == FAILURE)
    {
        return;
    }
    php_printf("Hello %s!", name);
 
    RETURN_TRUE;
}

上文说过，编写PHP扩展时几乎所有东西都不能裸写，而是必须使用相应的宏。从上面代码可以清楚看到这一点。总体来说，核心函数代码一般由如下几部分构成：

定义函数，这一步通过宏PHP_FUNCTION实现，函数的外部名称就是宏后面括号里面的名称。

声明并定义局部变量。

解析参数，这一步通过zend_parse_parameters函数实现，这个函数的作用是从函数用户的输入栈中读取数据，然后转换成相应的函数参数填入变量以供后面核心功能代码使用。zend_parse_parameters的第一个参数是用户传入参数的个数，可以由宏“ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC”生成；第二个参数是一个字符串，其中每个字母代表一个变量类型，我们只有一个字符串型变量，所以第二个参数是“s”；最后各个参数需要一些必要的局部变量指针用于存储数据，下表给出了不同变量类型的字母代表及其所需要的局部变量指针。

参数解析完成后就是核心功能代码，我们这里只是输出一行字符，php_printf是Zend版本的printf。

最后的返回值也是通过宏实现的。RETURN_TRUE宏是返回布尔值“true”。

使用宏ZEND_BEGIN_ARG_INFO和ZEND_END_ARG_INFO定义参数信息

参数信息是函数所必要部分，这里不做深究，直接给出相应代码：

ZEND_BEGIN_ARG_INFO(arginfo_say_hello_func, 0) ZEND_END_ARG_INFO()

如需了解具体信息请阅读相关宏定义。

使用宏PHP_FE将函数加入到say_hello_functions中

最后，我们需要将刚才定义的函数和参数信息加入到say_hello_functions数组里，代码如下：

const zend_function_entry say_hello_functions[] = {
PHP_FE(say_hello_func, arginfo_say_hello_func)
    {NULL, NULL, NULL}
};

这一步就是通过PHP_EF宏实现，注意这个数组最后一行必须是{NULL, NULL, NULL} ，请不要删除。

下面是编写完成后的say_hello.c全部代码：

/*
+----------------------------------------------------------------------+
| PHP Version 5                                                        |
+----------------------------------------------------------------------+
| Copyright (c) 1997-2010 The PHP Group                                |
+----------------------------------------------------------------------+
| This source file is subject to version 3.01 of the PHP license,      |
| that is bundled with this package in the file LICENSE, and is        |
| available through the world-wide-web at the following url:           |
| http://www.php.net/license/3_01.txt                                  |
| If you did not receive a copy of the PHP license and are unable to   |
| obtain it through the world-wide-web, please send a note to          |
| license@php.net so we can mail you a copy immediately.               |
+----------------------------------------------------------------------+
| Author: ZhangYang                          |
+----------------------------------------------------------------------+
*/
/* $Id: header 297205 2010-03-30 21:09:07Z johannes $ */
#ifdef HAVE_CONFIG_H
#include "config.h"
#endif
#include "php.h"
#include "php_ini.h"
#include "ext/standard/info.h"
#include "php_say_hello.h"
/* If you declare any globals in php_say_hello.h uncomment this:
ZEND_DECLARE_MODULE_GLOBALS(say_hello)
*/
/* True global resources - no need for thread safety here */
static int le_say_hello;
/* {{{ PHP_FUNCTION
*/
PHP_FUNCTION(say_hello_func)
{
    char *name;
    int name_len;
    if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s", &name, &name_len) == FAILURE)
    {
        return;
    }
    php_printf("Hello %s!", name);
    RETURN_TRUE;
}
ZEND_BEGIN_ARG_INFO(arginfo_say_hello_func, 0)
ZEND_END_ARG_INFO()
/* }}} */
/* {{{ say_hello_functions[]
*
* Every user visible function must have an entry in say_hello_functions[].
*/
const zend_function_entry say_hello_functions[] = {
    PHP_FE(say_hello_func, arginfo_say_hello_func)
    {NULL, NULL, NULL} /* Must be the last line in say_hello_functions[] */
};
/* }}} */
/* {{{ say_hello_module_entry
*/
zend_module_entry say_hello_module_entry = {
    #if ZEND_MODULE_API_NO >= 20010901
    STANDARD_MODULE_HEADER,
    #endif
    "say_hello",
    say_hello_functions,
    NULL,
    NULL,
    NULL,
    NULL,
    PHP_MINFO(say_hello),
    #if ZEND_MODULE_API_NO >= 20010901
    "0.1", /* Replace with version number for your extension */
    #endif
    STANDARD_MODULE_PROPERTIES
};
/* }}} */
#ifdef COMPILE_DL_SAY_HELLO
ZEND_GET_MODULE(say_hello)
#endif
/* {{{ PHP_MINFO_FUNCTION
*/
PHP_MINFO_FUNCTION(say_hello)
{
    php_info_print_table_start();
    php_info_print_table_header(2, "say_hello support", "enabled");
    php_info_print_table_row(2, "author", "Zhang Yang"); /* Replace with your name */
    php_info_print_table_end();
    /* Remove comments if you have entries in php.ini
    DISPLAY_INI_ENTRIES();
    */
}
/* }}} */

编译并安装扩展

在say_hello目录下输入下面命令：

/usr/bin/phpize
./configure
make
make install

这样就完成了say_hello扩展的安装（如果没有报错的话）。

这时如果你去放置php扩展的目录下，会发现多了一个say_hello.so的文件。如下图所示：

下面就是将其加入到php.ini配置中，然后重启Apache（如果需要的话）。这些都是PHP基本配置的内容，我就不详述了。

扩展测试

如果上面顺利完成，这时运行phpinfo()，应该能看到如下信息：

这说明扩展已经安装成功了。然后我们编写一个测试用PHP脚本：

<?php say_hello_func(&#39;Zhang Yang&#39;); ?>;

执行这个脚本，结果如下：

说明扩展已经正常工作了。

总结

这篇文章主要用示例方法介绍PHP Extension的开发基础。在PHP的使用中，也许是因为需要支持新的组件（如新的数据库），又或是业务需要或性能需要，几乎都会遇到需要开发PHP扩展的地方。后续如果有机会，我会写文章介绍一些关于扩展开发较为深入的东西，如扩展模块生命周期、INI使用以及编写面向对象的扩展模块等等。

以上是深入了解php的扩展开发的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！

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