一步步入门编写PHP扩展
来源:互联网 发布:蝙蝠侠阿甘起源知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 00:20
1、写在最前
随着互联网飞速发展,lamp架构的流行,php支持的扩展也越来越多,这样直接促进了php的发展。
但是php也有脚本语言不可避免的问题,性能比例如C等编译型语言相差甚多,所以在考虑性能问题的时候最好还是通过php扩展来解决。
那么,怎么去做一个php扩展呢。下面从一个例子开始(本文章需要C基础)。
2、解决一个问题
在一个系统中,如果经常要求一个数组的平方和,我们可以这么写。
<?php
function
array_square_sum(
$data
){
$sum
= 0;
foreach
(
$data
as
$value
){
$sum
+=
$value
*
$value
;
}
return
$sum
;
}
实际执行的时候,php zend引擎会把这段话翻译成C语言,每次都需要进行内存分配。所以性能比较差。进而,基于性能上的考虑,我们可以编写一个扩展来做这个事情。
3、编写扩展
构建一个扩展,至少需要2个文件。一个是Configulator文件,它会告诉编译器编译这个扩展至少需要哪些依赖库;第二个是实际执行的文件。
3.1 生成框架
听起来很复杂,实际上有一个工具可以帮我们搞定一个扩展的框架。在php源代码里面有个工具ext_skel,他可以帮我们生成扩展框架。
liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext$ ls ext_skelext_skel
现在我们利用它生成扩展 array_square_sum。($表示提示符命令)
$ .
/ext_skel
--extname=array_square_sum
Creating directory array_square_sum
Creating basic files: config.m4 config.w32 .svnignore array_square_sum.c php_array_square_sum.h CREDITS EXPERIMENTAL tests
/001
.phpt array_square_sum.php [
done
].
To use your new extension, you will have to execute the following steps:
1. $
cd
..
2. $
vi
ext
/array_square_sum/config
.m4
3. $ .
/buildconf
4. $ .
/configure
--[with|
enable
]-array_square_sum
5. $
make
6. $ .
/php
-f ext
/array_square_sum/array_square_sum
.php
7. $
vi
ext
/array_square_sum/array_square_sum
.c
8. $
make
Repeat steps 3-6
until
you are satisfied with ext
/array_square_sum/config
.m4 and
step 6 confirms that your module is compiled into PHP. Then, start writing
code and repeat the last two steps as often as necessary.
执行命令之后,终端告诉我们怎么去生产新的扩展。查看一下文件内容,会发现多了几个比较重要的文件config.m4, php_array_square_sum.h,array_square_sum.c,下面会一一叙述。
liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext$ ll array_square_sum/total 44drwxr-xr-x 3 liujun liujun 4096 Jan 29 15:40 ./drwxr-xr-x 80 liujun liujun 4096 Jan 29 15:40 ../-rw-r--r-- 1 liujun liujun 5548 Jan 29 15:40 array_square_sum.c-rw-r--r-- 1 liujun liujun 532 Jan 29 15:40 array_square_sum.php-rw-r--r-- 1 liujun liujun 2354 Jan 29 15:40 config.m4-rw-r--r-- 1 liujun liujun 366 Jan 29 15:40 config.w32-rw-r--r-- 1 liujun liujun 16 Jan 29 15:40 CREDITS-rw-r--r-- 1 liujun liujun 0 Jan 29 15:40 EXPERIMENTAL-rw-r--r-- 1 liujun liujun 3112 Jan 29 15:40 php_array_square_sum.h-rw-r--r-- 1 liujun liujun 16 Jan 29 15:40 .svnignoredrwxr-xr-x 2 liujun liujun 4096 Jan 29 15:40 tests/
3.2 配置文件config.m4
dnl PHP_ARG_WITH(array_square_sum, for array_square_sum support,dnl Make sure that the comment is aligned:dnl [ --with-array_square_sum Include array_square_sum support])
去掉dnl
PHP_ARG_WITH(array_square_sum, for array_square_sum support,Make sure that the comment is aligned:[ --with-array_square_sum Include array_square_sum support])
这是./configure时能够调用enable-sample选项的最低要求.PHP_ARG_ENABLE的第二个参数将在./configure处理过程中到达这个扩展的配置文件时显示. 第三个参数将在终端用户执行./configure --help时显示为帮助信息
3.3 头文件
修改php_array_square_sum.h,把confirm_array_square_sum_compiled改成confirm_array_square_sum,这个为我们以后实际调用的函数名字,当然你也可以直接加入函数confirm_array_square_sum,而不删除confirm_array_square_sum_compiled。
PHP_FUNCTION(confirm_array_square_sum_compiled);
该成
PHP_FUNCTION(array_square_sum);
3.3 源代码
修改 array_square_sum.c,把confirm_array_square_sum_compiled改成confirm_array_square_sum,这个是注册这个扩展的函数,如果在3.2中直接加入了confirm_array_square_sum,在这一步也直接加入confirm_array_square_sum就可以了。
const
zend_function_entry array_square_sum_functions[] = {
PHP_FE(confirm_array_square_sum_compiled, NULL)
/* For testing, remove later. */
PHP_FE_END
/* Must be the last line in array_square_sum_functions[] */
};
改成
const
zend_function_entry array_square_sum_functions[] = {
PHP_FE(array_square_sum, NULL)
/* For testing, remove later. */
PHP_FE_END
/* Must be the last line in array_square_sum_functions[] */
};
然后最为关键的一个步骤,重写confirm_array_square_sum,这个时候只需要把confirm_array_square_sum_compiled重写成confirm_array_square_sum(3.1中没有删除confirm_array_square_sum_compiled,就需要加入confirm_array_square_sum就好了)。
PHP_FUNCTION(confirm_array_square_sum_compiled)
重写为
PHP_FUNCTION(array_square_sum)
{
zval* array_data;
HashTable *ht_data;
int
ret;
char
* key;
uint index;
zval **pdata;
double
sum = 0;
if
(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC,
"a"
, &array_data) == FAILURE) {
return
;
}
ht_data = Z_ARRVAL_P(array_data);
zend_hash_internal_pointer_reset(ht_data);
while
( HASH_KEY_NON_EXISTANT != (ret = zend_hash_get_current_key(ht_data, &key, &index, 0)) ) {
ret = zend_hash_get_current_data(ht_data, &pdata);
if
( Z_TYPE_P(*pdata) == IS_LONG){
sum += Z_LVAL_P(*pdata) * Z_LVAL_P(*pdata);
}
else
{
RETURN_FALSE;
}
zend_hash_move_forward(ht_data);
}
zend_hash_internal_pointer_end(Z_ARRVAL_P(array_data));
RETVAL_DOUBLE(sum);
}
php是一个弱类型语言,他的数据都存在结构体zval里面(具体请看更加专业资料,如"php扩展开发.pdf")。
typedef
union
_zval {
long
lval;
double
dval;
struct
{
char
*val;
int
len;
} str;
HashTable *ht;
zend_object_value obj;
} zval;
为了获得函数传递的参数,可以使用zend_parse_parameters()API函数。下面是该函数的原型:
zend_parse_parameters(
int
num_args TSRMLS_DC,
char
*type_spec, …);
zend_parse_parameters()函数的前几个参数我们直接用内核里宏来生成便可以了,形式为:ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC,注意两者之间有个空格,但是没有逗号。从名字可以看出,ZEND_NUM_ARGS()代表这参数的个数。后面紧跟着是常见的参数类型(和C语言的printf类似),后面就是常见的参数列表。
下表列出了常见的参数类型。
此外数组是一个大型的hashtable来实现的,所以zend_hash_get_current_key可以遍历数组,使用宏Z_LVAL_P(zval*)获得实际的值。最终可以将结果放入到sum里面。RETVAL_DOUBLE(value)也是一个宏,返回结果为double,值则为value,具体可以参见" php扩展开发.pdf".
最终完成了这个主函数的开发。
3.4 生成configure文件
然后执行 ~/php/bin/phpize
/home/liujun/php/bin/phpize
Configuring for:PHP Api Version: 20121113Zend Module Api No: 20121212Zend Extension Api No: 220121212
可以发现array_square_sum出现可执行脚本configure。
3.5 编译
编译的时候最好带上php-config PATH,因为系统默认的php-config-path可能不是你目前使用的php路径。
liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext/array_square_sum$ ./configure --with-php-config=/home/liujun/php/bin/php-config
编译如果成功,终端会有如下提示:
creating libtoolappending configuration tag "CXX" to libtoolconfigure: creating ./config.statusconfig.status: creating config.hconfig.status: config.h is unchanged
查看array_square_sum目录的module目录,会发现里面生成array_square_sum.so,这个就是我们需要的扩展。
liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext/array_square_sum$ ls modules/array_square_sum.la array_square_sum.so
4、使用扩展
4.1、配置扩展
修改php的配置php.ini,加入一下配置内容。
[array_square_sum]extension=array_square_sum.so
4.2、加入module
php的扩展一般在 $PHP_PATH/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-yyyymmdd,如果找不到,请自行百度or Google. 里面有很多.so文件。
把3.5生产的array_sum_square.so拷贝进去即可。
如果使用fastcgi模式,需要重启php,这样我们php就应该有扩展array_square_sum,具体可以通过查看phpinfo(不会请自行百度orGoogle).
4.2、编写代码
既然说编写扩展可以提高运行效率,因此在这里,我们通过使用扩展和直接使用php代码来进行对比,测试性能。多次实验可以减少误差,所以进行2000次对100000个数字求平方和。代码如下:
<?php
$data
=
array
();
$max_index
= 100000;
$test_time
= 2000;
for
(
$i
=0;
$i
<
$max_index
;
$i
++){
$data
[] =
$i
;
}
$php_test_time_start
= time();
php_test(
$test_time
,
$data
);
$php_test_time_stop
= time();
echo
"php test ext time is "
. (
$php_test_time_stop
-
$php_test_time_start
).
"\n"
;
$c_test_time_start
= time();
c_test(
$test_time
,
$data
);
$c_test_time_stop
= time();
echo
"php test time is "
. (
$c_test_time_stop
-
$c_test_time_start
).
"\n"
;
function
php_test(
$test_time
,
$test_data
){
for
(
$i
=0;
$i
<
$test_time
;
$i
++){
$sum
= 0;
foreach
(
$test_data
as
$data
){
$sum
+=
$data
*
$data
;
}
}
}
function
c_test(
$test_time
,
$test_data
){
for
(
$i
=0;
$i
<
$test_time
;
$i
++){
$sum
= array_square_sum(
$test_data
);
}
}
测试结果如下:
liujun@ubuntu:~/php$ ~/php/bin/php test.php php test ext time is 30php test time is 2
可以看到扩展要比直接使用php快15倍。随着业务逻辑变得更加复杂,这个差异化会越大。
那么直接使用c语言来做这个事情呢。下面也给一个代码来测试下(测试条件完全一致):
#include<stdio.h>
#include<sys/time.h>
#include<unistd.h>
#define TEST_TIME 2000
#define MAX_INDEX 100000
int
main()
{
int
data[MAX_INDEX];
double
sum = 0;
for
(
int
i=0; i<MAX_INDEX; i++){
data[i] = i;
}
struct
timeval start;
struct
timeval end;
gettimeofday(&start,NULL);
for
(
int
i=0; i<TEST_TIME; i++){
for
(
int
j=0; j<MAX_INDEX; j++){
sum += data[j] * data[j];
}
}
gettimeofday(&end,NULL);
double
time
=(end.tv_sec-start.tv_sec) + (end.tv_usec-start.tv_usec) * 1.0 /1000000;
printf
(
"total time is %lf\n"
,
time
);
printf
(
"sum time is %lf\n"
, sum);
return
0;
}
执行查看效果,可以看出直接使用C的时间只有0.261746,是使用C扩展的13.09%,是直接使用php的0.87%。当然如果涉及到IO等复杂操作,C/C++会比php快上万倍(测试过)。
liujun@ubuntu:~/php$ g++ test.cpp -O2 -o testliujun@ubuntu:~/php$ ./test total time is 0.261746sum time is 36207007178615872.000000
因此,在实际对性能要求非常高的服务,如索引、分词等,可以使用C做一套底层服务,php去进行封装调用。
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