- Rename hasDynamicCall to needsUnpackedCallbackScope in MethodDef - Replace genScopeSwitchCode with genUnpackedCallbackScopeGuard - Change prepareScopedCallback to use php::UserCodeScopeGuard - Add callableScopeVar to FunctionContext for reusable scope management - Update compiler logic to track unpacked callback scope requirements - Generate single reusable CallableScope variable per method when needed - Add comprehensive documentation for scope management design - Create tests for callback context reuse and scope restoration - Add non-static self callable test case - Update method name references in traits test suitepull/48/head
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# TypePHP 作用域管理设计 |
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本文是 TypePHP 与 PHPX 的内部实现文档，说明当前三种作用域管理器的职责、实现方式、生命周期、性能特征和适用场景。这里的“作用域”并不是同一个 Zend 概念：callable 解析、执行帧类作用域和 `EG(fake_scope)` 分别服务于不同子系统，不能相互替代。 |
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## 1. 设计目标 |
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TypePHP 生成的 C++ 方法并不是普通 Zend user function。动态调用回到 ZendVM 时，Zend 仍然需要以下信息才能复现 PHP 的可见性规则： |
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- 声明方法的词法作用域，用于判断 private/protected 成员是否可访问； |
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- 当前 late static binding 的 called scope； |
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- 当前实例 `$this`，用于解析非静态方法 callable； |
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- 某些 Zend 属性、对象和异常 API 所读取的 `EG(fake_scope)`。 |
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Scope 设计遵循以下原则： |
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1. 优先显式传递作用域，不修改 Zend 的全局或真实执行帧状态。 |
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2. 一个 AOT 方法调用期间只创建一次可复用的 callable context，循环中的多次调用共享它。 |
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3. 只有编译器无法确定 callback 位置时，才临时修改最近的 user-code frame。 |
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4. 修改 Zend executor 状态时必须使用 RAII，并保证异常路径恢复。 |
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5. 不为纯 Native Call 或 public、绝对定位的 callback 支付额外包装成本。 |
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## 2. 总览 |
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| 管理器 | 管理的状态 | 主要用途 | 是否修改 Zend 当前状态 | |
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| --- | --- | --- | --- | |
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| `php::CallableScope` | synthetic `zend_execute_data`，包含 lexical scope、called scope 和 `$this` | 动态方法调用、first-class callable、内置函数 callback | 否 | |
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| `php::UserCodeScopeGuard` | 最近 user-code frame 的 `zend_function::common.scope` | callback 隐藏在参数展开中的兜底路径 | 是，析构时恢复 | |
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| `php::FakeScopeGuard` | `EG(fake_scope)` | Zend 属性、对象、异常等读取 fake scope 的 API | 是，析构或显式 `restore()` 时恢复 | |
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选择规则可以简化为： |
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- 能拿到明确 callable 值：使用 `CallableScope`。 |
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- callback 藏在 `...$args` 中，编译期无法知道最终参数位置：使用 `UserCodeScopeGuard`。 |
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- 调用的 Zend API 明确读取 `EG(fake_scope)`：使用 `FakeScopeGuard`。 |
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- 纯 native 调用或不依赖调用者可见性的操作：不创建任何 Scope 管理器。 |
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## 3. `php::CallableScope` |
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### 3.1 职责 |
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`CallableScope` 是当前普通 callable 解析的主路径。它将调用者上下文显式交给 `zend_is_callable_at_frame()`，用于： |
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- 解析 private/protected 方法； |
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- 解析 `self`、`parent`、`static` callback； |
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- 保留 late static binding 的 called scope； |
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- 为非静态方法提供真实 `$this`； |
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- 在不修改 `EG(current_execute_data)` 和真实执行帧的前提下调用动态方法。 |
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它不负责属性访问，也不会设置 `EG(fake_scope)`。 |
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### 3.2 内部结构 |
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类定义在 PHPX 的 `include/phpx.h` 中，持有： |
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```cpp |
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zend_function *caller_function_; |
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zend_class_entry *called_scope_; |
||||
zend_object *this_object_; |
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mutable zend_execute_data frame_{}; |
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``` |
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构造时通过 `zend_vm_init_call_frame()` 初始化一个 synthetic frame： |
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- `caller_function_->common.scope` 是 lexical scope，即声明当前方法的类； |
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- `called_scope_` 是运行时 called scope； |
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- 实例调用设置 `ZEND_CALL_HAS_THIS` 并携带真实 `zend_object *`； |
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- 静态调用不携带对象，只传 called scope； |
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- 若 called scope 为空，则回退到 lexical scope。 |
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解析时调用： |
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```cpp |
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zend_is_callable_at_frame(callable, object, &frame_, 0, cache, error); |
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``` |
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||||
synthetic frame 不会安装到 `EG(current_execute_data)`，因此不会污染当前 Zend 调用栈，也不需要在退出时恢复全局状态。 |
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### 3.3 生命周期与所有权 |
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`CallableScope` 不拥有 `zend_function`、`zend_class_entry` 或 `zend_object`，只在当前 AOT 方法栈帧内借用这些指针： |
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- TypePHP 编译方法使用 persistent `zend_function`，其生命周期覆盖请求调用； |
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- Closure 的 `zend_function *` 在 Closure 对象存活期间有效； |
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- `$this` 在当前方法执行期间有效； |
||||
- `CallableScope` 不可复制、不可移动，防止 synthetic frame 被意外转移或跨生命周期保存。 |
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||||
不得把 `CallableScope` 缓存到请求之外，也不得让它比所属方法或 Closure 活得更久。 |
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### 3.4 编译器生成方式 |
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编译器通过 `FunctionContext::$callableScopeVar` 延迟申请 Scope 变量。第一次需要显式 callable scope 时，`getCallableScopeExpr()` 分配临时变量；随后 `genScopeVarDecl()` 将初始化代码提升到函数入口： |
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```cpp |
||||
php::CallableScope tmp_var_1 = php_get_callable_scope( |
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php_get_persistent_method(...), |
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this_ |
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); |
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``` |
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||||
`php_get_callable_scope()` 根据 `this_` 同时构建 called scope 和真实实例信息。一个方法内所有 scoped call 都引用同一个 `tmp_var_1`，因此循环中的重复调用不会重复创建 synthetic frame。 |
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||||
如果方法从未使用 scoped dynamic call、first-class callable 或 scoped callback，编译器不会生成该变量。 |
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### 3.5 使用入口 |
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#### `php::callScoped()` |
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用于动态函数或对象方法调用。内部 `call_function_impl()` 使用 `CallableScope::resolve()` 获取 `zend_fcall_info_cache`，然后执行 `zend_call_function()`。 |
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典型场景是编译器无法将对象方法解析为 Native Call，但仍需保留当前类的 private/protected 访问权。 |
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#### `php::makeScopedCallable()` |
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用于 first-class callable 语法。此语法的结果必须是一个真正的 `Closure`，所以即使目标方法是 public，也不能只返回原始 callback 数组或字符串。 |
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```php |
||||
$callback = self::privateMethod(...); |
||||
$callback = $this->publicMethod(...); |
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``` |
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||||
普通方法通过 `zend_create_fake_closure()` 创建 Closure。若 Zend 返回 `ZEND_ACC_CALL_VIA_TRAMPOLINE`，则使用转发 Closure 保留 magic `__call()` / `__callStatic()` 的动态语义。 |
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#### `php::prepareScopedCallback()` |
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||||
用于向 `array_map()`、`usort()` 等 PHP 内置函数传递 callback。这里的目标只是让内置函数正确调用 callback，不要求参数本身变成 Closure。 |
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因此它会优先复用以下 callback 的原始值： |
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- public 方法； |
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- 使用绝对类名定位； |
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- 不依赖 trampoline。 |
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只有 private/protected 方法、`self` / `parent` / `static` 相对 callback 或 trampoline 才创建 Closure。这避免了循环中每次调用内置函数都无条件分配 fake Closure。 |
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#### `php::makeScopedCallableMap()` |
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用于 callback map。它逐项调用 `prepareScopedCallback()`，只替换真正依赖作用域的元素。 |
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PHPX `Array` 使用 Zend copy-on-write：若所有 callback 都可直接复用，底层 HashTable 不会复制；首次需要替换时只分离一次，之后在同一结果数组中更新。因此复杂度仍为 O(N) 检查，但没有无条件 O(N) 的 Closure 分配。 |
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### 3.6 为什么仍要运行时识别 `self` / `parent` / `static` |
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直接语法中的 `self::class` 可以在编译期展开为具体类名，但 PHP callback 也允许动态值： |
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```php |
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$class = 'self'; |
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$callback = [$class, 'method']; |
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``` |
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此时只有运行时才能知道数组中的类名是否为相对类名。因此 `isRelativeCallableClass()` 不能完全移到编译期。对于已知的绝对 public callback，该检查会很快返回 false，并复用原值。 |
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## 4. `php::UserCodeScopeGuard` |
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### 4.1 职责与适用范围 |
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`UserCodeScopeGuard` 只处理一种编译器无法静态改写 callback 的情况：callback 位于参数展开中。 |
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```php |
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$args = [[$this, 'privateMethod'], 1]; |
||||
call_user_func(...$args); |
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``` |
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||||
内置函数 callback 可能位于固定位置、倒数位置、命名参数中，甚至一个函数有多个 callback。执行 `...$args` 展开前，编译器并不知道最终的 positional/named 参数布局，无法只对对应值调用 `prepareScopedCallback()`。 |
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||||
普通 callback 参数不得使用此 guard；只要 callback 的 AST 参数位置已知，就应使用 `CallableScope` 路径。 |
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### 4.2 实现方式 |
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构造函数从 `EG(current_execute_data)` 开始向上查找最近的 user-code frame，并跳过 internal frame： |
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```cpp |
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while (frame && (!frame->func || !ZEND_USER_CODE(frame->func->type))) { |
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frame = frame->prev_execute_data; |
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} |
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``` |
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找到后保存： |
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```cpp |
||||
function_ = frame->func; |
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previous_scope_ = function_->common.scope; |
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function_->common.scope = requested_scope; |
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``` |
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||||
析构函数恢复 `previous_scope_`。类不可复制、不可移动，保证一次构造对应一次恢复。如果没有可用的 user-code frame，会抛出： |
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```text |
||||
A user-code frame is required for scoped callback argument unpacking |
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``` |
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||||
该 guard 操作的是从当前请求执行链找到的 user-code frame，不是 TypePHP 注册在 MINIT 的 persistent internal method。`EG(current_execute_data)` 本身属于当前 executor 上下文。其影响窗口被限制在当前 AOT 方法调用的 RAII 生命周期内。 |
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### 4.3 编译器生成方式 |
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编译器维护语义明确的标记： |
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```php |
||||
MethodDef::$needsUnpackedCallbackScope |
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``` |
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当一个已知会同步调用 callback 的 PHP 内置函数存在参数展开，且 callback 无法从显式参数中完整匹配时，`markUnpackedCallbackScopeFallback()` 设置该标记。方法、Closure 或 Fiber 入口只生成一个： |
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```cpp |
||||
php::UserCodeScopeGuard tmp_var_2{php_get_called_ce(this_)}; |
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``` |
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||||
它不是按 call site 或循环迭代创建的。没有 unpack callback 的方法不会产生此成本。 |
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### 4.4 为什么当前保留该兜底 |
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若完全移除它，编译器必须在参数展开完成后增加一套结构化参数绑定和改写流程，正确处理： |
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- positional 与 named 参数合并； |
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- callback 的正向和倒数位置； |
||||
- 一个函数的多个 callback； |
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- callback map； |
||||
- unpack 中重复、缺失或覆盖参数时的 PHP 错误语义。 |
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||||
这不是一个局部替换，而是对 `parseCallArgs()` 和参数容器生成流程的中等规模重构。在完成统一的运行时参数后处理机制前，保留范围严格受控的 `UserCodeScopeGuard` 更简单可靠。 |
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## 5. `php::FakeScopeGuard` |
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### 5.1 职责 |
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`FakeScopeGuard` 是 `EG(fake_scope)` 的 RAII 包装。部分 Zend API 不接受显式调用 frame，而是直接读取 `EG(fake_scope)` 来判断类成员可见性或执行类作用域相关操作。只有这些 API 才应使用它。 |
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当前典型场景包括： |
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- 动态属性读取、写入和属性 hook； |
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- Zend object handler 调用； |
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- 类作用域下的默认值或对象初始化； |
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- 异常对象相关的 Zend 操作； |
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- 其他明确读取 `EG(fake_scope)` 的 Zend 内部接口。 |
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||||
TypePHP 的属性访问生成器会通过 `FakeScopeGuard::current()` 将当前 fake scope 传给 PHPX 属性 helper。 |
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### 5.2 实现方式 |
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构造时保存旧值并设置新值，析构时恢复： |
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```cpp |
||||
explicit FakeScopeGuard(Scope scope) noexcept : previous_(current()) { |
||||
EG(fake_scope) = scope; |
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} |
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|
||||
~FakeScopeGuard() noexcept { |
||||
restore(); |
||||
} |
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``` |
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||||
`Scope` 通过 `decltype(EG(fake_scope))` 推导，以同时兼容 PHP 8.4 的可变指针和 PHP 8.5 的 pointer-to-const。`restore()` 是幂等操作，可以安全地提前调用一次。 |
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### 5.3 Zend bailout 注意事项 |
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C++ 异常展开会执行析构函数，但 Zend bailout 使用 `longjmp`，不会执行 C++ 析构函数。如果 guard 的生命周期跨越 bailout 边界，必须在对应的 `zend_catch` 路径中显式调用： |
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```cpp |
||||
fake_scope_guard.restore(); |
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``` |
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然后再继续 bailout 或转换异常。仅依赖析构函数处理 bailout 是错误的。 |
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### 5.4 不适用场景 |
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`FakeScopeGuard` 不能替代 `CallableScope`： |
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- 它没有 synthetic frame； |
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- 它不能携带 `$this`； |
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- 它不能完整表达 lexical scope 与 called scope； |
||||
- `zend_is_callable_at_frame()` 的解析语义不应通过全局 fake scope 间接模拟。 |
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||||
同样，不能为了“可能需要访问 private”而在整个 AOT 方法入口无条件设置 `EG(fake_scope)`。这会扩大全局状态的影响范围，并让无关的 native 密集调用承担成本。 |
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## 6. 三种 Scope 的调用流程 |
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### 6.1 已知动态方法调用 |
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```text |
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AOT method entry |
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-> lazily generated CallableScope |
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-> php::callScoped() |
||||
-> CallableScope::resolve() |
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-> zend_is_callable_at_frame(synthetic frame) |
||||
-> zend_call_function() |
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``` |
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||||
整个过程不修改真实 Zend frame。 |
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### 6.2 已知内置函数 callback |
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```text |
||||
compiler marks callback argument |
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-> prepareScopedCallback(value, CallableScope) |
||||
-> public absolute callback: reuse value |
||||
-> scoped/trampoline callback: create Closure |
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-> call PHP internal function |
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``` |
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||||
first-class callable 使用同一解析基础，但必须调用 `makeScopedCallable()` 并返回 Closure。 |
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### 6.3 参数展开中的 callback |
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```text |
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AOT method entry |
||||
-> UserCodeScopeGuard changes nearest user-code frame scope |
||||
-> internal function receives expanded arguments |
||||
-> Zend resolves hidden callback using that frame scope |
||||
-> method exit / C++ exception unwind |
||||
-> guard restores original scope |
||||
``` |
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||||
### 6.4 属性或对象 handler |
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||||
```text |
||||
save EG(fake_scope) |
||||
-> install FakeScopeGuard |
||||
-> call Zend property/object API |
||||
-> restore on normal/C++ exception exit |
||||
-> explicitly restore in zend_catch if bailout is possible |
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``` |
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## 7. 禁止混用与维护约束 |
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1. 不要用 `FakeScopeGuard` 解析 callable。 |
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2. 不要为普通已知 callback 修改真实 user-code frame；使用 `prepareScopedCallback()`。 |
||||
3. 不要让 `UserCodeScopeGuard` 重新变成所有动态调用的通用入口。 |
||||
4. 不要在循环中的 call site 重建 `CallableScope`；应由 `FunctionContext` 提升到方法入口并复用。 |
||||
5. 不要缓存 `CallableScope` 借用的函数、对象或 synthetic frame 到请求之外。 |
||||
6. 不要把 first-class callable 改为返回原始 callback；其 PHP 结果类型必须是 Closure。 |
||||
7. 新增会同步调用 callback 的 PHP 内置函数时，需要更新 callback 参数描述表，注明位置、参数名以及是否为 callback map。 |
||||
8. 保存 callback 但不立即调用的函数不能仅因接收 callable 就标记 scope fallback，例如 `spl_autoload_register()`。 |
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9. 新增跨 Zend bailout 的 `FakeScopeGuard` 用法时，代码审查必须检查 `zend_catch` 是否显式恢复。 |
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## 8. 性能模型 |
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| 路径 | 主要成本 | 优化策略 | |
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| --- | --- | --- | |
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| `CallableScope` | 初始化一个 synthetic frame | 每个 AOT 方法最多一次，循环复用 | |
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| `callScoped()` | `zend_is_callable_at_frame()` 动态解析 | 仅动态调用使用；可解析的 Native Call 不进入此路径 | |
||||
| `prepareScopedCallback()` | 一次 callable 解析 | public 绝对 callback 不创建 Closure | |
||||
| `makeScopedCallable()` | callable 解析及 Closure 分配 | 仅 first-class callable 使用 | |
||||
| `makeScopedCallableMap()` | O(N) 检查 | COW；只包装需要作用域的元素 | |
||||
| `UserCodeScopeGuard` | 方法入口一次指针查找、写入和退出恢复 | 只为未解析的 unpack callback 生成 | |
||||
| `FakeScopeGuard` | 两次 executor-global 指针赋值 | 仅包围确实读取 fake scope 的 Zend API | |
||||
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||||
这套设计刻意让常见的纯 Native Call、无 callback 方法和 public callback 保持最短路径。不要为了统一表面形式而把低频 fallback 下沉到所有调用中。 |
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## 9. 测试要求 |
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||||
Scope 修改至少应覆盖以下层次： |
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- PHPX 单测：`FakeScopeGuard` 保存、嵌套、恢复和提前 `restore()`； |
||||
- 编译器结构测试：一个方法只生成一个 `php_get_callable_scope()`，多处调用复用同一变量； |
||||
- PHPT：private/protected callback、非静态 `self::method(...)`、public callback； |
||||
- PHPT：callback map 中 public 与 scoped callback 混合； |
||||
- PHPT：`...$args` 中 private callback 可调用，异常退出后 scope 已恢复； |
||||
- PHPT：Closure、Fiber、普通方法中的作用域生成路径； |
||||
- 回归测试：纯 Native Call 不应生成额外 Scope guard。 |
||||
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||||
当前相关测试包括： |
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||||
- `phpunit/src/ScopedCallContextTest.php` |
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- `phpunit/code/scoped-call-context-reuse.php` |
||||
- `tests/compiler/place-holder/non-static-self.phpt` |
||||
- `tests/compiler/callable/scoped-internal-callbacks.phpt` |
||||
- `tests/compiler/callable/unpacked-callback-scope-restored.phpt` |
||||
- PHPX `tests/src/scope_guard.cpp` |
||||
|
||||
涉及动态调用抛出异常的 PHPT 可能触发已知 ZendVM 内存泄漏报告；只有确认泄漏来自 Zend 动态调用异常路径时，测试才可局部设置 `USE_ZEND_ALLOC=0`，不能全局关闭内存检查。 |
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||||
## 10. 代码位置索引 |
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| 内容 | 位置 | |
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| --- | --- | |
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| `CallableScope` 及 public helper 声明 | `vendor/swoole/phpx/include/phpx.h` | |
||||
| callable 解析与包装 | `vendor/swoole/phpx/src/core/base.cc`、`vendor/swoole/phpx/src/core/closure.cc` | |
||||
| `FakeScopeGuard` | `vendor/swoole/phpx/include/phpx_fake_scope_guard.h` | |
||||
| `UserCodeScopeGuard` | `vendor/swoole/phpx/src/misc/typephp_helper.h`、`typephp_main.cc` | |
||||
| `php_get_callable_scope()` | `vendor/swoole/phpx/src/misc/typephp_helper.h` | |
||||
| callback 标记和 Scope 变量生成 | `src/CompilerBase.php` | |
||||
| callback 参数包装 | `src/Generator/CallArgumentGenerator.php` | |
||||
| Closure/Fiber fallback guard | `src/Generator/ClosureGenerator.php`、`FiberGenerator.php` | |
||||
| 方法 fallback guard | `src/Translator.php` | |
||||
| Scope 状态 | `src/Context/FunctionContext.php`、`src/Entity/MethodDef.php` | |
||||
| 属性访问中的 fake scope | `src/Parser/PropertyAccessTrait.php` | |
||||
|
||||
## 11. 后续演进原则 |
||||
|
||||
只有当编译器具备统一的“参数展开后绑定”中间表示，并能完整处理 positional、named、negative-position 和 callback map 时，才考虑删除 `UserCodeScopeGuard`。删除它的目标应是让所有 callback 都走显式 `CallableScope`，而不是重新扩大 `EG(fake_scope)` 或真实 frame 修改的范围。 |
||||
|
||||
未来新增 Scope 抽象前，应先确认 Zend API 依赖的是 synthetic call frame、真实 user-code frame，还是 `EG(fake_scope)`。名称和类型应直接表达所管理的 Zend 状态，避免再次出现一个含义过宽的通用 `Scope` 类。 |
||||
@ -0,0 +1,20 @@ |
||||
<?php |
||||
|
||||
class ScopedCallContextReuse |
||||
{ |
||||
private function mapValue(int $value): int |
||||
{ |
||||
return $value * 2; |
||||
} |
||||
|
||||
public function run(array $rows): void |
||||
{ |
||||
foreach ($rows as $row) { |
||||
array_map([$this, 'mapValue'], $row); |
||||
array_filter($row, [$this, 'mapValue']); |
||||
} |
||||
|
||||
$callback = self::mapValue(...); |
||||
$callback(1); |
||||
} |
||||
} |
||||
@ -0,0 +1,24 @@ |
||||
<?php |
||||
|
||||
class ScopedCallContextTest extends \BaseTest |
||||
{ |
||||
public function testMethodCreatesOneReusableCallableScope(): void |
||||
{ |
||||
global $translator; |
||||
$compiler = \TypePhp\CompilerTest::create(ROOT_PATH); |
||||
$translator = $compiler; |
||||
$testFile = __DIR__ . '/../code/scoped-call-context-reuse.php'; |
||||
$compiler->addFiles([$testFile]); |
||||
$compiler->prepareFile($testFile); |
||||
$cppFile = $compiler->convertFile($testFile); |
||||
$cpp = file_get_contents($cppFile); |
||||
|
||||
$this->assertSame(1, substr_count($cpp, 'php_get_callable_scope(')); |
||||
$this->assertMatchesRegularExpression( |
||||
'/php::CallableScope (tmp_var_\d+) = php_get_callable_scope\(/', |
||||
$cpp, |
||||
); |
||||
preg_match('/php::CallableScope (tmp_var_\d+) =/', $cpp, $matches); |
||||
$this->assertGreaterThanOrEqual(4, substr_count($cpp, $matches[1])); |
||||
} |
||||
} |
||||
@ -0,0 +1,42 @@ |
||||
--TEST-- |
||||
Unpacked callback user-code scope is restored after an exception |
||||
--ENV-- |
||||
USE_ZEND_ALLOC=0 |
||||
--FILE-- |
||||
<?php |
||||
|
||||
class UnpackedCallbackScopeTarget |
||||
{ |
||||
private function fail(): void |
||||
{ |
||||
throw new RuntimeException('expected'); |
||||
} |
||||
|
||||
public function callback(): array |
||||
{ |
||||
return [$this, 'fail']; |
||||
} |
||||
|
||||
public function run(): void |
||||
{ |
||||
$arguments = [[$this, 'fail']]; |
||||
call_user_func(...$arguments); |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
function main(): void |
||||
{ |
||||
$object = new UnpackedCallbackScopeTarget(); |
||||
$callback = $object->callback(); |
||||
try { |
||||
$object->run(); |
||||
} catch (RuntimeException $exception) { |
||||
echo $exception->getMessage(), "\n"; |
||||
} |
||||
var_dump(is_callable($callback)); |
||||
} |
||||
|
||||
?> |
||||
--EXPECT-- |
||||
expected |
||||
bool(false) |
||||
@ -0,0 +1,27 @@ |
||||
--TEST-- |
||||
First-class self callable retains the current object |
||||
--FILE-- |
||||
<?php |
||||
|
||||
class TestFirstClassSelfCallback |
||||
{ |
||||
private function value(): string |
||||
{ |
||||
return 'ok'; |
||||
} |
||||
|
||||
public function callback(): Closure |
||||
{ |
||||
return self::value(...); |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
function main(): void |
||||
{ |
||||
$callback = (new TestFirstClassSelfCallback())->callback(); |
||||
var_dump($callback()); |
||||
} |
||||
|
||||
?> |
||||
--EXPECT-- |
||||
string(2) "ok" |
||||
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