聊一聊关于php源码中refcount的疑问

PHP技术
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2023-06-11
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在浏览PHP源码的时候，在众多的*.stub.php中，发现了这样的注释，@refcount 1。

通过翻看build/gen_stub.php源码，发现了在解析*.stub.php文件时，关于返回信息的代码。

<?php
class ReturnInfo {
    const REFCOUNT_ = "0";
    const REFCOUNT_ = "1";
    const REFCOUNT_N = "N";
 
    const REFCOUNTS = [
        self::REFCOUNT_,
        self::REFCOUNT_,
        self::REFCOUNT_N,
    ];
 
    //...
    
    private function setRefcount(?string $refcount): void
    {
        $type = $this->phpDocType ?? $this->type;
        $isScalarType = $type !== null && $type->isScalar();
 
        if ($refcount === null) {
            $this->refcount = $isScalarType ? self::REFCOUNT_ : self::REFCOUNT_N;
            return;
        }
 
        if (!in_array($refcount, ReturnInfo::REFCOUNTS, true)) {
            throw new Exception("@refcount must have one of the following values: \"\", \"1\", \"N\", $refcount given");
        }
 
        if ($isScalarType && $refcount !== self::REFCOUNT_) {
            throw new Exception('A scalar return type of "' . $type->__toString() . '" must have a refcount of "' . self::REFCOUNT_ . '"');
        }
 
        if (!$isScalarType && $refcount === self::REFCOUNT_) {
            throw new Exception('A non-scalar return type of "' . $type->__toString() . '" cannot have a refcount of "' . self::REFCOUNT_ . '"');
        }
 
        $this->refcount = $refcount;
    }

明显，如果返回值类型是scalar，也就是标量（基本数据类型，整型、浮点型、字符串等），那么refcount指定为0，否则为N。如果设置了注释，那么以注释为最高优先级。

以函数ob_list_handlers为例:

/**
 * @return array<int, string>
 * @refcount
 */
function ob_list_handlers(): array {}

返回值是array，所以默认的refcount应该是N，但由于设置了注释@refcount 1，所以返回值的引用计数被替换成1。

这些逻辑我能看懂，但设置返回值引用计数的目的是什么？我还是一头雾水

我接着往下排查，发现通过返回值的引用计数，在生成func_info的时候，会有些不同。如果返回值引用计数为1或N，则会用对应的宏去初始化func_info结构体。如果是0，则不进入初始化列表。

以上的代码逻辑依然可以在gen_stub.php中找到，1393行，getOptimizerInfo。

public function getOptimizerInfo(): ?string {
        if ($this->isMethod()) {
            return null;
        }
 
        if ($this->alias !== null) {
            return null;
        }
 
        if ($this->return->refcount !== ReturnInfo::REFCOUNT_ && $this->return->phpDocType === null) {
            return null;
        }
 
        $type = $this->return->phpDocType ?? $this->return->type;
        if ($type === null) {
            return null;
        }
 
        return "\tF" . $this->return->refcount . '("' . $this->name->__toString() . '", ' . $type->toOptimizerTypeMask() . "),\n";
    }

获取函数原型的refcount，生成诸如F1()或FN()的代码，生成的头文件位置在Zend/Optimizer/zend_func_infos.h。

static const func_info_t func_infos[] = {
    F("zend_version", MAY_BE_STRING),
    FN("func_get_args", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_ANY),
    F("get_class_vars", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_ANY|MAY_BE_ARRAY_OF_REF),
    F("get_class_methods", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    F("get_included_files", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    FN("set_error_handler", MAY_BE_STRING|MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_OBJECT|MAY_BE_OBJECT|MAY_BE_NULL),
    FN("set_exception_handler", MAY_BE_STRING|MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_OBJECT|MAY_BE_OBJECT|MAY_BE_NULL),
    F("get_declared_classes", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    F("get_declared_traits", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    F("get_declared_interfaces", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    F("get_defined_functions", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_ARRAY),
    F("get_defined_vars", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_ANY|MAY_BE_ARRAY_OF_REF),
    F("get_resource_type", MAY_BE_STRING),
    F("get_loaded_extensions", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    F("get_defined_constants", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_ANY),
    F("debug_backtrace", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_ARRAY),
    F("get_extension_funcs", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING|MAY_BE_FALSE),
    F("gc_status", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_FALSE|MAY_BE_ARRAY_OF_TRUE),
    F("bcadd", MAY_BE_STRING),
    F("bcsub", MAY_BE_STRING),
    F("bcmul", MAY_BE_STRING),
    F("bcdiv", MAY_BE_STRING),
    F("bcmod", MAY_BE_STRING),
    F("bcpowmod", MAY_BE_STRING),
    F("bcpow", MAY_BE_STRING),
    F("bcsqrt", MAY_BE_STRING),
    FN("bzopen", MAY_BE_RESOURCE|MAY_BE_FALSE),
    F("bzerror", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING),
    F("cal_from_jd", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_NULL),
    F("cal_info", MAY_BE_ARRAY|MAY_BE_ARRAY_KEY_LONG|MAY_BE_ARRAY_KEY_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_LONG|MAY_BE_ARRAY_OF_STRING|MAY_BE_ARRAY_OF_ARRAY),
    F("curl_copy_handle", MAY_BE_OBJECT|MAY_BE_FALSE),
    //...
};

再去看看F1和FN的宏定义。

typedef struct _func_info_t {
    const char *name;
    unsigned    name_len;
    uint_t    info;
    info_func_t info_func;
} func_info_t;
 
#define F(name, info) \
    {name, sizeof(name)-, (info), NULL}
#define F(name, info) \
    {name, sizeof(name)-, (MAY_BE_RC1 | (info)), NULL}
#define FN(name, info) \
    {name, sizeof(name)-, (MAY_BE_RC1 | MAY_BE_RCN | (info)), NULL}
#define FC(name, callback) \
    {name, sizeof(name)-, 0, callback}

仅仅是设置了不同的type mask，F1设置了MAY_BE_RC1，FN设置了MAY_BE_RCN | MAY_BE_RC1。

依然一头雾水，但是通过目录名，我依稀能猜出这跟性能优化有关，跟JIT有关系。我决定继续追查下去，看看这些初始化后的结构体在哪里使用过。

我们很清楚，设置位信息用|，那判断有没有设置肯定用&，全局搜索& MAY_BE_RCN，再看看哪些代码跟优化有关，定位到了如下代码，在zend_jit.c的530行：

#ifdef ZEND_JIT_USE_RC_INFERENCE
    /* Refcount may be increased by RETURN opcode */
    if ((info & MAY_BE_RC) && !(info & MAY_BE_RCN)) {
        for (j =; j < ssa->cfg.blocks_count; j++) {
            if ((ssa->cfg.blocks[j].flags & ZEND_BB_REACHABLE) &&
                ssa->cfg.blocks[j].len >) {
                const zend_op *opline = op_array->opcodes + ssa->cfg.blocks[j].start + ssa->cfg.blocks[j].len -;
 
                if (opline->opcode == ZEND_RETURN) {
                    if (opline->op_type == IS_CV && opline->op1.var == EX_NUM_TO_VAR(var)) {
                        info |= MAY_BE_RCN;
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
#endif

如果返回值的引用计数是1，而不是N的时候，并且开启了返回值引用计数推导功能，就走这段代码。这段代码又涉及到所谓SSA，静态单赋值的编译器设计方式。

在编译器设计中，静态单一赋值形式（通常缩写为SSA形式或简称SSA）是中间表示（IR）的属性，它要求每个变量只分配一次，并且每个变量在使用之前定义。原始IR中的现有变量被拆分为版本，在教科书中，新变量通常由原始名称用下标表示，以便每次定义都有自己的版本。在SSA形式中，use-def链是显式的，每个包含一个元素。

所以上面的代码就是判断SSA的cfg(control flow graph控制流图)的块是不是可达的，如果可达，执行条件中的代码。

还是不太通透，虽然能推断出设置refcount跟优化有关，跟静态单一赋值有关，但在写扩展的时候，什么时候该用@refcount 1，还是不太清楚。
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