中断与跳转

前面简单分析了循环语法，本节介绍循环中的跳出语句——break 和 goto。

break的实现

break 可以接受一个可选参数，表示跳出几重循环，默认为 1。12.3 节介绍了循环结构的实现原理。这里以 while 配合 break 语法为例，展开分析。代码示例如下：

<?php
$i = 1;
while($i == 1){
    while($i == 1){
        echo 1;
        while($i == 1){
            echo 1;
            break;
        }
        break;
    }
    break;
}

while 语法解析生成 AST 的过程这里不再详述，需要注意的是，循环体中包含 break 关键字。示例代码生成的 AST 如图12-10所示。

Figure 1. 图12-10 break语法AST示意图

如图12-10所示，在每个 ZEND_AST_WHILE 节点下，可以发现循环体 statement 生成的节点下多了一个 kind 为 ZEND_AST_BREAK 的节点，这个节点便是由 break 关键字生成的。该节点是 while 循环体 statement 生成的 AST 节点 ZEND_AST_STMT_LIST 的孩子。

在循环语法的编译中提到过，循环体中普通表达式列表开始编译前会先执行 zend_begin_loop 函数，并且在循环结束后执行 zend_end_loop 函数。在 zend_begin_loop 函数中，会为当前 while 循环体创建一个 zend_brk_cont_element 结构体，并将该结构体保存在上下文的全局变量 compiler_globals->context->brk_cont_array 数组中。每一层循环都对应一个 zend_brk_cont_element 结构。而 zend_brk_cont_element 结构记录着对应的跳转到下一个 opcode 的位置。先来看一下 zend_brk_cont_element 结构：

typedef struct _zend_brk_cont_element {
    int start;
    int cont;
    int brk;
    int parent;
} zend_brk_cont_element;

结构体说明如下。

parent：记录父层循环的 brk_cont_elemen 位置。
brk：记录当前循环结束时 opcode 的位置（break 语句用到）。
cont：记录当前循环条件所在 opcode 的位置（continue 语句用到）。

在了解了 break 语法的基本思路后，我们先通过 gdb 输出 brk_cont_array 数组中的数据信息，因为这里记录着 break 语句下一条 opcode 的位置。

(gdb) p compiler_globals.context.brk_cont_array[0]
$107 = {start = -1, cont = 13, brk = 15, parent = -1}
(gdb) p compiler_globals.context.brk_cont_array[1]
$108 = {start = -1, cont = 10, brk = 12, parent = 0}
(gdb) p compiler_globals.context.brk_cont_array[2]
$109 = {start = -1, cont = 7, brk = 9, parent = 1}

以当前 PHP 代码为例，在数组 brk_cont_array 中，第 0 个位置对应最外层的循环，第 1 个位置对应第二层循环，以此类推。在上面输出的信息中，brk、cont字段记录着下一条 opcode 的位置。为了方便观察，在生成的 opcodes 数组中的每条 opcode->handler 函数前面增加了序号，这个序号表示 opcode 在数组中的位置。

例如，brk 值为 15，表示 break 时跳转到序号为 15 的 opcode 继续执行。具体的 handler 函数名如下：

0 0xa2c2f0 <ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_RETVAL_UNUSED_HANDLER>:  0xe5894855
1 0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:      0xe5894855
2 0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:      0xe5894855
3 0x98ff50 <ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER>:       0xe5894855
4 0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:      0xe5894855
5 0x98ff50 <ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER>:       0xe5894855
6 0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:      0xe5894855
7 0xa1d93b <ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST_HANDLER>:       0xe5894855
8 0xa65383 <ZEND_JMPNZ_SPEC_TMPVAR_HANDLER>:     0xe5894855
9 0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:      0xe5894855
10 0xa1d93b <ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST_HANDLER>:      0xe5894855
11 0xa65383 <ZEND_JMPNZ_SPEC_TMPVAR_HANDLER>:    0xe5894855
12 0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:     0xe5894855
13 0xa1d93b <ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST_HANDLER>:      0xe5894855
14 0xa65383 <ZEND_JMPNZ_SPEC_TMPVAR_HANDLER>:    0xe5894855
15 0x990d91 <ZEND_RETURN_SPEC_CONST_HANDLER>:    0xe5894855

while 语法执行 opcode 的过程前面已经讲过，这里需要注意的是 break 语法生成的 ZEND_JMP 的 opcode，而 ZEND_JMP 跳转的下一条 opcode 位置便从 zend_brk_cont_element 中取 brk。

假设 Zend 引擎执行到最内层的 break 语法位置，opcode 跳转如图12-11所示。

Figure 2. 图12-11 break2执行示意图（一）

在图12-11中，为了清楚地知道 break 生成的 ZEND_JMP 的 opcode，这里用 break0、break1、break2 来区分循环体的层级，break0 表示最外层循环体，break2 表示最内层的循环体。

当执行第二层循环中的 break 语句时，它的 opcode 跳转如图12-12所示。

Figure 3. 图12-12 break1执行示意图（二）

以此类推，对于最外层的 break 语句，相信大家已经知道它的 opcode 如何跳转了。

实际上，在循环体中，经常还用到另外一种语法—— continue。continue 用来表示跳过循环体中 continue 后面的程序，从条件表达式开始重新执行当前循环体。而 continue 的实现跟 break 的实现基本相同，不同的是，如果是 contiune, ZEND_JMP 需要跳到的 opcode 位置取的是 brk_cont_array 数组中 zend_brk_cont_element->cont 的值，而 break 取的是 zend_brk_cont_element->brk 的值。

goto的实现

goto 操作符可以用来跳转到程序中的另一个位置，该目标位置可以用目标名称加上冒号来标记，而跳转指令是 goto 之后接上目标位置的标记。但是 PHP 对 goto 有一定的限制，goto 不可以跳出当前文件，不能跳出函数或方法，不能跳进循环结构或者 switch 结构，但是可以跳出循环或 switch 结构。本节研究 goto 语法的实现。首先以一段简单的 PHP 代码为例：

<?php
goto A;
echo "hi～";
A:
echo "php7";

goto 关键字解析出来的 Token 为 T_GOTO，根据 Token 可以查到它的语法规则。goto 语法定义在普通表达式列表中，后面是标签 A，标签 A 的定义形式是 “A”。语法规则的定义如下：

|  T_GOTO T_STRING '; ' { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_GOTO, $2); }
|  T_STRING ':' { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_LABEL, $1); }

从上面的规则可以看出，goto 语法并不会生成 zend_ast_list 类型的节点，它是普通类型的 ast 节点，并且只有一个子节点，该子节点记录需要跳转的标签，标签为生成一个 kind 为 ZEND_AST_LABEL 类型的节点。所以上面的 PHP 代码最终生成的 AST 如图12-13所示。

Figure 4. 图12-13 goto语法AST示意图

由于 ZEND_AST_GOTO 和 ZEND_AST_LABEL 通常都在普通的语句中，所以其编译的过程相对简单一些，大致如下。

编译 ZEND_JMP 的 opcode，这里会将标签（label）插入到上下文中的标签表（compiler_globals.context.labels）这个 HashTable 中。这时还不知道另外一个标签的位置，所以不能确定 opcode 跳的位置，这里的做法是通过在上下文的标签表中插一条记录，编译 AST 中的标签节点（ZEND_AST_LABEL），会将需要跳的 opcode 位置更新。
编译普通表达式列表。
编译标签（ZEND_AST_LABEL），更新上下文标签表中标签A的数据，标签中记录步骤1）中循环跳出的位置（goto 也可以用来跳出循环结构）和 opcode 跳的位置。
编译普通表达式列表。

通过上面的编译步骤可以发现，goto 语法主要通过生成 ZEND_JMP 来进行跳转。为了方便观察，通过 gdb 输出每个 opcode 的 handler 的函数名：

0x985006 <ZEND_JMP_SPEC_HANDLER>:                0xe5894855
0x98ff50 <ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER>:         0xe5894855
0x98ff50 <ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER>:         0xe5894855
0x990d91 <ZEND_RETURN_SPEC_CONST_HANDLER>:       0xe5894855

这里的函数相对比较简单，主要是 ZEND_JMP 的 opcode，该条 opcode 是由 goto 语法生成的。为了便于理解，通过 gdb 输出详细的信息：

(gdb) p op_array.opcodes[0]
$111 = {handler = 0x985006, op1 = {constant = 64, var = 64, num = 64, opline_num
    = 64, jmp_offset = 64}, op2 = {constant = 0, var = 0, num = 0,
    opline_num = 0, jmp_offset = 0}, result = {constant = 0, var = 0, num = 0,
        opline_num = 0, jmp_offset = 0}, extended_value = 0, lineno = 2,
  opcode = 42 '*', op1_type = 8 '\b', op2_type = 8 '\b', result_type = 8 '\b'}

ZEND_JMP_SPEC_HANDLER 通过 op1.jmp_offset 确定下一条 opcode 位置。比如在上面的 PHP 示例中，goto 会跳过第一条 echo 语句。opcode 的调用如图12-14所示。

Figure 5. 图12-14 goto执行示意图