TypePHP 编译器 https://swoole.com/aot/

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TypePHP

PHP 原生 AOT 编译器

将 PHP 源码提前（AOT）编译为原生机器码，生成独立的可执行文件、PHP 扩展和静态库，同时保留你熟悉的 PHP 语法。

什么是 TypePHP？

TypePHP 是一个 AOT（Ahead-Of-Time，提前编译）编译器，它把 PHP 源码翻译为 C++，再编译为原生机器码。与字节码缓存或虚拟机不同，它不会在运行时解释 opcode，而是直接生成在 CPU 上运行的原生二进制。

它保留熟悉的 PHP 语法，同时引入编译期类型信息，让编译器为你的性能热点生成快速、静态类型的 C++ 代码，而其余代码仍运行在久经考验的 Zend 引擎上。

特性

真正的 AOT 编译 —— PHP 先降级为 C++17，再编译为原生机器码。无解释器、无 opcode 缓存、无 JIT 预热。
三种构建模式 —— 同一份代码可编译为独立 bin 可执行文件、可加载的 PHP ext 扩展，或 lib 静态库。
原生类型系统 —— int、float、bool 直接映射为 C++ 标量类型（int64_t、double、bool），数值代码可获得数量级的性能提升。
高精度数值 —— bigInt（GMP）、decimal（libmpdec）、bigFloat（MPFR），零开销算术运算。
强类型容器 —— std::array、std::vector、std::map、std::ordered_map，元素类型在编译期确定；最高比 PHP 数组快 10 倍，性能与 C++ std::vector 相当。
通用方法（Universal Methods） —— 在原生类型上直接调用方法（$s->upper()、$arr->contains()、$big->mul(2)），零运行时派发开销。
混合 C++ / PHP 编程 —— 在性能关键内核中直接调用 C++ 函数（反之亦然）。
编译期函数与关键词 —— any()、refval()、objval()、expected()、 unexpected()，以及 toInt()、toString()、toArray() 等。
编译期安全检查 —— #[Immutable] 只读契约和 #[ArrayDef] 数组结构元数据，在编译期检查，零运行时开销。
现代 PHP 支持 —— PHP 8.4 property hooks、非对称可见性、PHP 8.5 clone()-with 以及 (void) 丢弃表达式。
跨平台与 WASM —— 面向 x86-64 和 ARM64 的 Linux、Windows、macOS 目标，以及 WASI 0.2 和浏览器（Jco）输出。
Python 桥接 —— 为 Python 模块生成 IDE helper，并将 Python 脚本转换为 TypePHP。

为什么选择 TypePHP？

	TypePHP AOT	字节码缓存（OPcache）	JIT（PHP 8+）
编译目标	原生机器码	字节码	机器码（trace）
启动 / 预热	无（已编译完成）	每进程预热	JIT 预热
类型驱动优化	编译期、全程序	无	有限，基于 trace
独立可执行文件	支持	不支持	不支持
源码保护	编译为机器码	字节码（可还原）	字节码（可还原）
性能确定性	是	否	否

相较原生 PHP 的优势：

接近原生的性能。 数值密集和容器密集的热点路径会编译为与 C++ 程序相同的机器码。见下方基准测试。
源码保护。 源码被编译掉——交付物是原生二进制，而不是可读的 PHP 文件。
零依赖部署。 二进制模式生成单个自包含可执行文件，无需 PHP 运行时即可运行。
渐进式类型，真正带来收益。 只在性能关键处添加 use native_types、std:: 容器和类型声明，其余保持普通 PHP。
完整 PHP 生态互通。 扩展模式以标准 PHP 扩展形式加载到 php-fpm，现有框架和工具链可继续使用。

前置要求

PHP 8.4 – 8.5，需包含 embed 模块（libphp.so）
GCC 9+（或 Clang），支持 C++17
CMake 3.24+
高精度数学库：GMP、MPFR、libmpdec

# Ubuntu/Debian
sudo apt install libgmp-dev libmpfr-dev libmpdec-dev

# RHEL/CentOS/Fedora
sudo dnf install gmp-devel mpfr-devel libmpdec-devel

# Arch Linux
sudo pacman -S gmp mpfr mpdecimal

GMP 用于 bigInt，MPFR 用于 bigFloat，libmpdec 用于 decimal。

预览版目前以 Linux 为主要开发平台（推荐 Ubuntu 22.04）。Windows 和 macOS 打包通过同一入口点支持。

安装

通过 Composer

composer require --dev swoole/typephp

然后编译你的项目：

vendor/bin/tpc.php project.yml

在 TypePHP 源码仓库中开发时，改用本地入口：

bin/tpc.php project.yml

构建 `libphp.so`

tpc 需要以 embed SAPI 构建的 PHP。如果 Linux 上缺少 libphp.so， tpc.php 可以交互式下载 PHP 源码并自动构建。详见自动构建 libphp.so。

快速开始

创建 hello.php：

<?php

function main(): void
{
    echo "Hello World!\n";
    var_dump(PHP_VERSION);
    var_dump(php_uname());
}

编译并运行：

bin/tpc.php hello.php
./hello

输出：

Hello World!
string(5) "8.4.x"
string(16) "Linux ..."

二进制模式需要全局 main() 函数。它可以声明为无参数，或 main(int $argc, array $argv) 以接收命令行参数，且必须返回 void。

编译模式

TypePHP 支持三种构建模式，通过 -m / --mode 选择：

模式	参数	输出	需要 `main()`	典型用途
二进制	`-m bin`（默认）	可执行文件	是	CLI 工具、常驻服务、独立应用
扩展	`-m ext`	`.so` / `.dll`	否	`php-fpm` 上的 Web 应用、即插即用 PHP 扩展
库	`-m lib`	静态库	否	将编译后的代码嵌入其他项目

# 二进制（默认）
bin/tpc.php app.php -o myapp

# PHP 扩展
bin/tpc.php extension/ -m ext -o my_extension

# 静态库
bin/tpc.php lib/ -m lib -o mylib

详见编译模式。

使用示例

1. 原生类型 —— 编译期数值加速

<?php
use native_types;

function fib(int $n): int
{
    if ($n == 1 || $n == 2) {
        return 1;
    }
    return fib($n - 1) + fib($n - 2);
}

function main(int $argc, array $argv): void
{
    $n = (int)$argv[1];
    $begin = microtime(true);
    echo fib($n) . "\n";
    echo "Time: " . (microtime(true) - $begin) . "\n";
}

bin/tpc.php fib.php -O3 -o fib
./fib 30

使用 use native_types 后，int 变量变为 C++ int64_t，算术运算直接编译为 CPU 指令，而不是 ZendVM 调用。

2. 高精度数值

<?php
declare(strict_types=1);
use native_types;

function main(): void
{
    // 54 位整数 —— 自动识别并存储为 bigInt
    $a = std::bigInt("123456789012345678901234567890123456789012345678901234");
    $b = std::bigInt("987654321098765432109876543210987654321098765432109876");

    echo $a->add($b)->toString() . "\n";   // 精确计算，不会溢出

    // 精确的十进制运算 —— 无二进制浮点误差
    $c = std::decimal("0.1")->add(std::decimal("0.2"));
    echo $c->toString() . "\n";            // "0.3"

    // 256 位浮点数
    $pi = std::bigFloat("3.14159265358979323846264338327950288419716939937510");
    echo $pi->mul(2)->toString() . "\n";
}

详见高精度类型和原生类型。

3. 强类型容器

<?php
use native_types;

function main(): void
{
    $vector = std::vector(Type::Int);

    $vector[] = 1;
    $vector[] = 2;
    $vector[] = 3;

    $sum = 0;
    foreach ($vector as $value) {
        $sum += $value;
    }

    echo $sum . "\n";       // 6
    echo $vector[1] . "\n"; // 2

    // 固定 key/value 类型的映射
    $map = std::ordered_map(Type::String, Type::Int);
    $map["a"] = 1;
    $map["b"] = 2;
}

详见 Std 容器。

4. 通用方法

<?php

function main(): void
{
    $s = "hello world";
    echo $s->length() . "\n";       // strlen()
    echo $s->upper() . "\n";        // strtoupper()
    echo $s->substr(0, 5) . "\n";   // substr()

    $arr = [1, 3, 5, 7, 9];
    echo $arr->count() . "\n";      // count()
    var_dump($arr->contains(3));    // in_array()

    $big = std::bigInt("12345678901234567890");
    echo $big->mul(2)->toString() . "\n";
}

原生类型上的方法调用在编译期被解析为直接的 C/C++ 函数调用——没有虚表查找、没有反射、没有运行时派发。详见通用方法。

5. 混合 C++ / PHP

用 C++ 编写性能关键内核，并在 PHP 中调用：

// math.cpp
#include <phpx.h>

using namespace php;

var php_fast_sum(Int a, Int b) {
    return a + b;
}

<?php
// math.stub.php —— 声明 C++ 函数签名
function fast_sum(int $a, int $b): int;

<?php
function main(): void
{
    echo fast_sum(3, 4) . "\n";  // 7
}

详见混合 C++/PHP。

基准测试

一个 10000×100000 的元素累加循环，对比 PHP 数组、TypePHP std::array 与原生 C++：

实现	耗时
PHP 数组（JIT）	67.6 秒
`std::array`（TypePHP AOT）	6.4 秒
C++ `std::vector`	6.2 秒

std::array 比 PHP 数组快约 10 倍，性能与手写 C++ 完全一致。完整基准测试见 Std 容器。

命令行

bin/tpc.php <file|dir|project.yml> [options] [-- program-args...]

常用示例：

# 编译单个文件
bin/tpc.php app.php

# 优化并运行，`--` 后的参数传给生成的程序
bin/tpc.php app.php -O3 -r -- --flag value

# 编译 project.yml 定义的项目
bin/tpc.php project.yml -O2 -j 8

# 生成 PHP 扩展
bin/tpc.php extension/ -m ext -o my_extension

# 只生成 C++（跳过编译与链接）
bin/tpc.php app.php --dry --build-dir /tmp/typephp-build

# 编译为 WASI 0.2
bin/tpc.php --wasm app.php

# 编译为浏览器目标（需要 jco）
bin/tpc.php --wasm=browser app.php

主要选项：

选项	说明
`-O <0-3>`	优化级别（默认 `0`）
`-d`, `--debug`	调试构建，带符号和源码跟踪
`-o`, `--output <file>`	输出文件名
`-m`, `--mode <bin\|lib\|ext>`	构建模式（默认 `bin`）
`-r`, `--run`	构建成功后运行
`-j`, `--job <num>`	并行编译任务数（默认 `4`）
`--build-dir <dir>`	生成 C++ 与中间产物的目录
`--dry`	只生成 C++，跳过编译与链接
`--php-version <8.4\|8.5>`	接受的 PHP 语法版本
`--cxx-std <ver>`	C++ 标准（如 `c++17`、`c++20`）
`--march <arch>`	目标指令集（如 `native`）
`--lto`	启用链接时优化
`--sanitize <type>`	启用 sanitizer（如 `address`）

运行 bin/tpc.php --help 查看权威的最新参数列表。详见编译器命令行，包括 Bash 补全：

source <(./tpc --generate-completion=bash)

Python 桥接

TypePHP 内置一个 Python 工具子模块，复用 tpc 入口：

# 为 Python 模块生成 IDE helper
./tpc --gen-python-helper math
./tpc --gen-python-helper numpy --output-dir .ide-helper

# 将 Python 脚本转换为 TypePHP
./tpc --convert-python-to-php script.py > script.php

详见 Python 工具子模块。

文档

快速入门 —— 最小编译流程
编译模式 —— bin、ext、lib
编译器命令行 —— CLI 参数与项目配置
不兼容 PHP 特性清单 —— 当前限制
原生类型 —— 原生标量类型
高精度类型 —— BigInt / Decimal / BigFloat
Std 容器 —— 强类型容器
通用方法 —— 零开销方法
编译期函数 —— any()、refval()、objval() 等
混合 C++/PHP —— C++/PHP 互操作
#[Immutable] —— 编译期只读契约
WASI 构建 —— WASI 目标

授权协议

TypePHP 采用 GNU General Public License v3.0 授权。

社区

代码仓库：https://github.com/swoole/typephp

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