php интерпретатор что это
Php интерпретатор что это
Reg.ru: домены и хостинг
Крупнейший регистратор и хостинг-провайдер в России.
Более 2 миллионов доменных имен на обслуживании.
Продвижение, почта для домена, решения для бизнеса.
Более 700 тыс. клиентов по всему миру уже сделали свой выбор.
Бесплатный Курс «Практика HTML5 и CSS3»
Освойте бесплатно пошаговый видеокурс
по основам адаптивной верстки
на HTML5 и CSS3 с полного нуля.
Фреймворк Bootstrap: быстрая адаптивная вёрстка
Пошаговый видеокурс по основам адаптивной верстки в фреймворке Bootstrap.
Научитесь верстать просто, быстро и качественно, используя мощный и практичный инструмент.
Верстайте на заказ и получайте деньги.
Что нужно знать для создания PHP-сайтов?
Ответ здесь. Только самое важное и полезное для начинающего веб-разработчика.
Узнайте, как создавать качественные сайты на PHP всего за 2 часа и 27 минут!
Создайте свой сайт за 3 часа и 30 минут.
После просмотра данного видеокурса у Вас на компьютере будет готовый к использованию сайт, который Вы сделали сами.
Вам останется лишь наполнить его нужной информацией и изменить дизайн (по желанию).
Изучите основы HTML и CSS менее чем за 4 часа.
После просмотра данного видеокурса Вы перестанете с ужасом смотреть на HTML-код и будете понимать, как он работает.
Вы сможете создать свои первые HTML-страницы и придать им нужный вид с помощью CSS.
Бесплатный курс «Сайт на WordPress»
Хотите освоить CMS WordPress?
Получите уроки по дизайну и верстке сайта на WordPress.
Научитесь работать с темами и нарезать макет.
Бесплатный видеокурс по рисованию дизайна сайта, его верстке и установке на CMS WordPress!
Хотите изучить JavaScript, но не знаете, как подступиться?
После прохождения видеокурса Вы освоите базовые моменты работы с JavaScript.
Развеются мифы о сложности работы с этим языком, и Вы будете готовы изучать JavaScript на более серьезном уровне.
*Наведите курсор мыши для приостановки прокрутки.
Основы основ PHP: обзор для начинающих
PHP на протяжении многих лет стабильно находится с списке наиболее популярных языков программирования и веб-разработки. Конечно, есть и другие языки, однако повсеместное распространение сайтов на основе движка WordPress во многом послужило дополнительным толчком к еще большему росту популярности данного языка.
Что такое PHP?
PHP расшифровывается как Hypertext PreProcessor (что-то вроде «преобработчик HTML»).
Это значит, что клиентские языки работают в браузере каждого конкретного человека. Типичным представителем клиентских языков является JavaScript, о котором Вы наверняка слышали и результат работы которого не раз видели.
В случае с серверными языками (к которым и относится PHP) мы наблюдаем другую картину.
Наш сайт всегда расположен на каком-либо сервере, т.е. мощном компьютере, специально предназначенном для размещения на нем сайтов многих людей.
Все команды и скрипты, написанные на языке PHP, выполняются именно на сервере, и никак иначе. После того, как PHP-скрипт выполнится на сервере, сервер «отдает» результат своей работы, который мы и видим в браузере.
Здесь важно понимать следующий момент: по исходному коду веб-страницы, который можно посмотреть в любом браузере через опцию вроде «Исходный код страницы» нельзя определить, использовался ли язык PHP для создания данной страницы, или нет.
Невозможно это сделать как раз потому, что PHP-скрипты обрабатываются на сервере, а в браузер передается уже готовый, обработанный вариант. По сути, только HTML-код.
Разница по сравнению с обычными статичными HTML-страницами заключается в одном дополнительном этапе обработки кода.
В случае с HTML-страницей есть только один этап: браузер обрабатывает HTML-код, т.е. разметку страницы в соответствии с определенными правилами, в результате чего мы и видим веб-страницу в нормальном виде.
В случае с PHP-страницей есть два этапа: сначала так называемый PHP-интерпретатор (обработчик) производит выполнение PHP-кода (в результате этого получается простой HTML-код), а после этого уже браузер обрабатывает результат этой обработки, т.е., по сути, выполняется тот самый этап, который является единственным в случае с HTML-страницей.
Вообще PHP прекрасно работает в паре с HTML. Более того, в HTML-код можно делать вставки PHP-кода, а с помощью PHP выводить HTML-разметку. Важно запомнить следующий простой момент: Не имеет значения, насколько сложен Ваш PHP-код, в конечно итоге «на выходе» он станет обычным HTML.
Для чего использовать PHP?
HTML на 100% статичен. Встраивая же в наши страницы PHP-код, мы можем добиться того, чтобы содержимое одной и той же страницы было различно в зависимости от определенных условий (динамические страницы). За долгие годы своего существования язык PHP зарекомендовал себя как великолепное решение для создания динамических веб-сайтов.
Похож ли PHP на другие языки?
Да. PHP похож на ASP.NET, Perl, JavaScript, C#. Возможно, сейчас Вы и не знаете ни одного из них, однако изучение PHP позволит Вам в будущем с большей уверенностью овладевать и другими языками.
Что нужно, чтобы начать?
Для полноценной работы с PHP на Вашем компьютере нужны следующие вещи:
1. Веб-сервер Apache (он используется в большинстве случаев);
2. Система Управления Базами Данных (СУБД) MySQL (в базе данных хранится наполнение сайта);
3. Установленный интерпретатор PHP;
4. Текстовый редактор, в котором Вы будете писать код;
5. Браузер.
Теперь чуть подробнее о первых трех пунктах.
1. Веб-сервер предназначен для имитации на Вашем компьютере того самого сервера, на котором потом будет размещаться Ваш сайт уже на хостинге в Интернет. Это нужно для того, чтобы у себя на компьютере Вы могли писать любые PHP-скрипты и смотреть, как они работают, вносить в них изменения и правки. Одним словом, это необходимо для так называемой отладки.
2. СУБД MySQL нужна для хранения информации, которая будет на Вашем сайте. В случае с HTML-страницами все содержимое сайта находится непосредственно в них. Каждая страница содержит определенный объем информации (контента).
При использовании PHP для целей хранения полезного информационного наполнения сайта используется, как правило, база данных. В подавляющем большинстве случаев это MySQL.
Как же установить все эти компоненты на компьютер?
Существует хорошее решение, которое значительно упрощает этот процесс и не требует от Вас никаких знаний в области настройки веб-сервера, MySQL и PHP-интерпретатора.
Это специальный набор Denwer, в который уже включены все три компонента. Он устанавливается на компьютер как обычная программа и готов к работе без предварительных настроек.
Denwer является идеальным решением в подавляющем большинстве случаев, а для новичков он будет и вовсе спасительной палочкой, так как позволяет приступить к разработке сайтов на PHP без необходимости изучать кучу дополнительной информации по настройке веб-сервера, СУБД MySQL и интерпретатора PHP.
Основы
Для того, чтобы сообщить серверу о том, что надо произвести обработку PHP-кода, необходимо использовать следующий синтаксис при добавлении PHP в HTML-документ:
Открытие блока PHP-кода обозначается как » «. Теперь изменим наш код следующим образом:
Обратите внимание, что в данном примере мы написали все в одну линию. Пробелы и переводы строк не играют здесь роли и не окажут влияния на конечный результат.
В примере мы даем серверу команду echo (команда для вывода информации на экран) и указываем, что мы хотим вывести на экран фразу Это PHP в действии. Каждая команда в PHP отделяется от предыдущей знаком точки с запятой в конце этой команды.
PHP более строг к четкому соблюдению синтаксиса и не простит Вам отсутствие точки с запятой, скобки, кавычки и т.п., как это могло бы быть в случае с HTML. PHP в этом случае выдаст сообщение о синтаксической ошибке, которую нужно исправить и укажет строку, где эта ошибка была допущена.
Кстати, в данном случае мы могли и не использовать точку с запятой в конце команды, так как она у нас в данном случае единственная (команда). Однако лучше всегда придерживаться хороших практик при работе с кодом.
Объявление переменных
Результат обработки этот кода будет точно таким же, как и в предыдущем примере. На экран просто будет выведена фраза Это PHP в действии. Однако до этого мы напрямую выводили эту фразу, а сейчас занесли эту фразу в переменную test, после чего дали команду вывести на экран уже значение переменной test.
Каким образом мы можем добавить еще какой-нибудь текст или иную информацию для вывода на экран?
Давайте рассмотрим это на следующем примере:
Давайте пройдем по шагам и посмотрим, что и для чего здесь нужно.
После вывода переменной test мы как бы «прибавляем» к уже существующему выводу дополнительный текст. Делается это с помощью символа точки (.).
Символ точки означает в PHP сложение, но не сложение чисел, а сложение именно текстовой информации, вроде той, с которой мы и работаем. После точки мы указываем в кавычках, что именно мы хотим добавить к выводу, и пишем новое предложение.
Обратите внимание на то, что после открытия кавычек идет пробел. При выводе на экран он будет сохранен, благодаря чему у нас не сольются наши фразы. Т.е. мы получим вы выходе:
Это PHP в действии. Меня зовут Дмитрий Науменко.
Если же убрать тот пробел, то получится:
Это PHP в действии.Меня зовут Дмитрий Науменко.
Также хочу обратить Ваше внимание на пробелы с двух сторон от точки, производящей сложение. Эти пробелы не играют никакой роли и используются только для наглядности и удобства восприятия. Следующий код выдаст нам точно такой же результат:
Поэтому пишите так, как Вам в данном случае удобнее.
Вставка комментариев в код
Нужны комментарии для того, чтобы Вы в своем или чужом коде могли делать пометки, примечания, пояснения и т.п. в ходе работы с кодом. Это сейчас Вам кажется, что все понятно и очевидно. Пока Вы отлично помните, зачем нужна эта переменная и что делает вон та функция.
В PHP используются, как правило, два вида комментариев:
Выводим HTML с помощью PHP
Как я уже упоминал ранее, PHP и HTML отлично работают вместе. То, что мы находимся внутри блока PHP-кода, еще не говорит о том, что мы не можем вывести на экран текст в параграфе или в жирном начертании.
Как Вы уже догадались, результатом работы этого кода будет вывод в браузер данной строки в жирном начертании.
Создаем первую функцию
Прежде всего, несколько слов о том, что такое функция.
Функции имеет смысл использовать в тех случаях, когда нужно производить однотипные, шаблонные действия. В этом случае мы пишем такую мини-программу, что значительно уменьшает объем кода и, соответственно, наших усилий.
Синтаксис при создании функции следующий:
Скажем, если мы хотим написать функцию, подсчитывающую сумму чисел 10 и 5, мы можем сделать так:
Мы создаем функцию с именем sum и в ее теле указываем, что она должна вывести на экран сумму чисел 10 и 5. После этого мы вызываем функцию sum. Вызов функции по сути означает ее выполнение.
В данном примере мы не используем никаких аргументов (см. синтаксис функции выше). Что такое аргументы и для чего они нужны, мы рассмотрим непосредственно на примере. Модифицируем тот код, что у нас есть, сделав его более гибким и функциональным:
Теперь нам нужно просто вызвать функцию, при этом передав ей в скобках два аргумента, которые она «ожидает». Мы указываем цифры 10 и 5, в результате чего получаем 15. Передав функции sum другие числа мы, разумеется, получим другой ответ.
Надеюсь, что данный обзор помог Вам понять, что такое PHP и для чего он нужен, какие преимущества он имеет перед статичным HTML и как можно использовать некоторые из его простейших возможностей.
P.S. Хотите двигаться дальше в освоении PHP? Обратите внимание на премиум-уроки по различным аспектам сайтостроения, включая программирование на PHP, а также на бесплатный курс по созданию своей CMS-системы на PHP с нуля. Все это поможет вам быстрее и проще освоить этот мощный язык веб-разработки:
Понравился материал и хотите отблагодарить?
Просто поделитесь с друзьями и коллегами!
Возможности PHP
PHP доступен для большинства операционных систем, включая Linux, многие модификации Unix (такие как HP-UX, Solaris и OpenBSD), Microsoft Windows, macOS, RISC OS и многие другие. Также в PHP включена поддержка большинства современных веб-серверов, таких как Apache, IIS и многих других. В принципе, подойдёт любой веб-сервер, способный использовать бинарный файл FastCGI PHP, например, lighttpd или nginx. PHP может работать в качестве модуля или функционировать в качестве процессора CGI.
Таким образом, выбирая PHP, вы получаете свободу выбора операционной системы и веб-сервера. Более того, у вас появляется выбор между использованием процедурного или объектно-ориентированного программирования (ООП) или же их сочетания.
PHP способен генерировать не только HTML. Доступно формирование изображений, файлов PDF и даже роликов Flash (с использованием libswf и Ming), создаваемых «на лету». PHP также способен генерировать любые текстовые данные, такие, как XHTML и другие XML-файлы. PHP может осуществлять автоматическую генерацию таких файлов и сохранять их в файловой системе вашего сервера вместо того, чтобы отдавать клиенту, организуя, таким образом, серверный кеш для вашего динамического контента.
PHP также поддерживает взаимодействие с другими сервисами через такие протоколы, как LDAP, IMAP, SNMP, NNTP, POP3, HTTP, COM (на платформах Windows) и многих других. Кроме того, вы получаете возможность работать с сетевыми сокетами напрямую. PHP поддерживает стандарт обмена сложными структурами данных WDDX практически между всеми языками веб-программирования. Обращая внимание на взаимодействие между различными языками, следует упомянуть о поддержке объектов Java и возможности их использования в качестве объектов PHP.
PHP имеет много возможностей по обработке текста, включая регулярные выражения Perl (PCRE) и много других модулей и инструментов для обработки и доступа к XML-документам. В PHP обработка XML-документов стандартизирована и происходит на базе мощной библиотеки libxml2, расширив возможности обработки XML добавлением новых модулей SimpleXML, XMLReader и XMLWriter.
Есть ещё много других интересных модулей, которые можно просмотреть как в алфавитном порядке, так и по категориям. Есть ещё много дополнительных модулей PECL, которые также могут (а могут и нет) быть документированы в данном руководстве, такие как » XDebug.
Как вы видите, этой страницы не хватит для того, чтобы перечислить все, что может предложить вам PHP. Читайте следующую главу, Установка PHP и обратитесь к главе Справочник по функциям за более подробными сведениями о перечисленных выше модулях.
Определение и особенности языка PHP
Что такое PHP
Начнём с определения того, чем именно является PHP. Сложно в одном предложении дать полное представление об этом языке, поэтому опишем его следующими тремя характеристиками:
PHP — это препроцессор гипертекста (HTML).
PHP — это серверный язык программирования.
PHP — это скриптовый, интерпретируемый язык программирования.
Зачем нужен PHP
Поясним каждое из определений и узнаем, в каких задачах будет полезен PHP.
Основная задача PHP — это «оживление» HTML страниц.
Обычные HTML-страницы статичны. Статичность (или неизменность) означает, что после того, как страницу создали и загрузили на сайт, при каждом обращении к этой странице браузер покажет её любому пользователю в неизменном виде.
Но этого не всегда достаточно.
Почти всегда пользователи приходят на сайт за информацией, которая всё время меняется, и нужно отображать её актуальное состояние. Например:
Если использовать только HTML, то решить такие задачи не получится. Здесь-то нам и понадобится PHP. Он принимает входящий запрос от веб-сервера, выполняет сценарий и возвращает веб-серверу результат в виде готового HTML-код. Сервер отправляет этот результат в браузер пользователю, который, в свою очередь, отображает её пользователю. После этого видно свежий курс валют, погоду, и что угодно ещё.
РНР позволяет изменять веб-страницу на сервере непосредственно перед тем, как она будет отправлена браузеру. Давайте разберёмся, как это работает. PHP умеет исполнять код — так называемые сценарии. В ходе исполнения PHP может изменить или динамически создать любой HTML-код, который и является результатом исполнения сценария. Затем сервер отправляет этот код браузеру. При этом браузеру не известно, как была сформирована данная страница — статично сверстана верстальщиком, или динамически создана при участии PHP. Это не важно, т.к. браузер всегда работает только с тем, что получил от сервера.
Давайте запомним, что сценарий — это программа, которая находится на стороне сервера и запускается в ответ на запрос от браузера.
Выполнение сценария также называют его интерпретацией, а сам PHP — интерпретатором.
Вы можете попрактиковаться в создании динамических страниц с помощью PHP в этом тренажёре.
Где используется PHP
Основная сфера применения языка PHP — это веб, то есть сайты, которые мы каждый день посещаем через браузер компьютера или смартфона. Важно понимать, что веб — это не весь интернет, а только самая большая и популярная его часть. Кроме веба через интернет работает электронная почта, мессенджеры, файлообменные сервисы, сетевые игры и многое другое.
Практически каждый сайт, который есть в интернете, работает на PHP. Этот язык отлично подходит для любых динамических веб-сайтов, среди которых:
Установка и использование
На нашем курсе мы будем работать с версией PHP 8
Где скачать PHP?
Мы рекомендуем использовать программную сборку OpenServer. После загрузки и установки на вашем компьютере появятся свежая версия PHP, веб-сервер, база данных, и много других программ и инструментов для удобной работы. Подробнее об установке и использовании мы рассказываем на первой лекции.
Как выглядит PHP-сценарий
Типичный PHP-сценарий — это набор выражений. Каждое выражение начинается с новой строчки и заканчивается точкой с запятой.
Выражение — это инструкция, которая приказывает PHP-интерпретатору выполнить одно действие, например, сложить два числа или вывести на экран информацию. Давайте посмотрим на самый простой сценарий. Он будет выводить на экран одну строку: «Привет, Мир!»:
В нашем примере сценарий состоит из всего одной инструкции: print(«Привет, мир»);
Здесь мы просим функцию print вывести на экран наш текст — «Привет, Мир!». Это можно рассматривать как подлежащее и сказуемое в русском языке, где функция print — это сказуемое, а «Привет, Мир!» — подлежащее.
Как мы уже знаем, PHP можно встроить в статичные HTML-файлы и модифицировать их с помощью инструкций. Вот как будет выглядеть тот же пример с выводом текста, но расположенный внутри HTML:
Потренироваться вставлять код на PHP в разметку можно в этом задании.
Php интерпретатор что это
Языки программирования бывают двух видов: интерпретируемые и компилируемые. А каким языком является PHP? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо разобраться в терминологии.
Программа, переводящая код, написанный на одном языке программирования, на другой называется транслятором. Компилятор – это тоже транслятор. Он переводит код, написанный на языке высокого уровня, в машинный код. В результате процесса компиляции создается двоичный исполняемый файл, который уже можно запускать без компилятора.
Интерпретатор – это совершенно другая категория. Интерпретатор не переводит код, а исполняет его. Интерпретатор анализирует код программы и исполняет каждую его строку. Каждый раз при исполнении такого кода, необходимо пользоваться интерпретатором.
По производительности интерпретаторы значительно уступают компиляторам, поскольку двоичный код выполняется намного быстрее. Зато интерпретаторы позволяют полностью контролировать программу во время ее исполнения.
Что касается PHP, то он не является ни компилятором, ни интерпретатором. PHP представляет собой нечто среднее, между компилятором и интерпретатором. Попробуем в этом разобраться и рассмотрим, как PHP обрабатывает код.
Мы видим, что PHP составлен из двух почти независимых блоков — транслятора и интерпретатора. Зачем же понадобилось так делать? Конечно, из соображений быстродействия.
Такой цикл будет «крутиться» 10 раз. За каждый из этих десять проходов интерпретатор должен и 100 строк кода. А в ему нужно проанализировать и выполнить 10*100 = 1000 строк кода! Если перевести один раз весь цикл в байт-код, то анализировать ему придется в 10 раз меньше! А это значит, что сценарии будут выполняться в 10 раз быстрее!
Главной фазой работы PHP является интерпретация внутреннего представления программы и ее исполнение. Именно эта фаза и занимает больше всего времени в серьезных сценариях. Однако, замедление не так уж и существенно.
Стоит вспомнить, что PHP версии 3 был «чистым» интерпретатором», а с PHP 4 сценарии стали выполняться значительно быстрее, поскольку 4-я версия PHP (и PHP5) является интерпретирующим транслятором.
Язык Perl, который практически всегда называют компилятором, работает точно по такой же схеме — он транслирует текст программы во внутреннее представление, а затем использует результирующий код при исполнении. Так что, можно сказать, PHP версии 4 представляет собой компилятор ровно настолько, насколько им является Perl.
Итак, мы вынуждены заключить, что PHP является интерпретатором с встроенным блоком трансляции, оптимизирующим ход интерпретации.
Использование интерпретатора (а значит и PHP) имеет свои неоспоримые преимущества:
Есть и другие достоинства. Вообще, использование интерпретатора способно дать сценариям ту мощь, которую пользователи Web от них и ожидают.
Проигрыш в быстродействии PHP заметен в случае больших и сложных циклов, при обработке большого количества строк и т. д. Однако, заметьте, это единственный недостаток PHP, который будет все меньше и меньше проявляться по мере выхода более мощных процессоров, чтобы, в конце концов, вообще сойти на нет.
Введение в компиляторы, интерпретаторы и JIT’ы
Но прежде чем говорить о том, как это всё работает, давайте разберём один простой пример. Представим, что у нас есть новый язык программирования (придумайте любое название). Язык довольно прост:
set a 1
set b 2
add a b c
print c
Теперь давайте напишем программу, которая считывает каждое «выражение», находит оператор и операнды, а затем что-то с ними делает, в зависимости от конкретного оператора. Это довольно просто реализовать на PHP, как вы можете видеть на примере листинга 1.
Это очень простая программа, и вам не придётся писать своё следующее веб-приложение на вашем новом языке. Но данный пример помогает понять, как легко можно создать новый язык и получить программу, которая способна считывать и выполнять этот язык. В нашем случае она построчно считывает исходный файл и выполняет код в зависимости от текущего оператора. Для запуска приложения нам не нужно преобразовывать его в ассемблер или двоичный код, оно и так прекрасно работает. Этот метод выполнения программ называется интерпретированием. Например, таким образом часто выполняются программы на Basic: каждое выражение считывается и сразу же выполняется в высокоуровневом режиме.
Но тут есть ряд проблем. Одна из них заключается в том, что написать подобный языковой процессор довольно легко, а вот выполняться новый язык будет очень медленно. Ведь нам придётся обрабатывать каждую строку и проверять:
Но, несмотря на неторопливость, у интерпретирования есть преимущества: мы можем сразу запускать программу после каждого внесённого изменения. Для внимательных: когда я что-то меняю в PHP-скрипте, я сразу могу его выполнить и увидеть изменения; означает ли это, что PHP — интерпретируемый язык? На данный момент будем считать, что да. PHP-скрипт интерпретируется подобно нашему гипотетическому простому языку. Но в следующих разделах мы ещё к этому вернёмся!
Транскомпилирование
Как можно заставить нашу программу «работать быстро»? Это можно сделать разными способами. Один из них, разработанный в Facebook, называется HipHop (я имею в виду «старую» систему HipHop, а не используемую сегодня HHVM). HipHop преобразовывал один язык (PHP) в другой (С++). Результат преобразования можно было с помощью компилятора С++ превратить в двоичный код. Его компьютер способен понять и выполнить без дополнительной нагрузки в виде интерпретатора. В результате экономится ОГРОМНОЕ количество вычислительных ресурсов и приложение работает гораздо быстрее.
Этот метод называется source-to-source компилированием, или транскомпилированием, или даже транспилированием (transpiling). На самом деле происходит не компилирование в двоичный код, а преобразование в то, что может быть скомпилировано в машинный код существующими компиляторами.
Транскомпилирование позволяет напрямую выполнять двоичный код, что повышает производительность. Однако у этого метода есть и обратная сторона: прежде чем выполнить код, нам сначала нужно провести транскомпилирование, а затем настоящее компилирование. Но это нужно делать только тогда, когда в приложение вносятся изменения, т. е. только во время разработки.
Транскомпилирование также используется для того, чтобы сделать «жёсткие» языки более простыми и динамичными. Например, браузеры не понимают код, написанный на LESS, SASS и SCSS. Но зато его можно транспилировать в CSS, который браузеры понимают. Поддерживать CSS проще, но приходится дополнительно транскомпилировать.
Компилирование
Чтобы всё работало ещё быстрее, нужно избавиться от стадии транскомпилирования. То есть компилировать наш язык сразу в двоичный код, который мог бы тут же выполняться, без дополнительной нагрузки в виде интерпретирования или транскомпилирования.
К сожалению, написание компилятора — одна из труднейших задач в информатике. Например, при компилировании в двоичный код нужно учитывать, на каком компьютере он будет выполняться: на 32-битной Linux, или 64-битной Windows, или вообще на OS X. Зато интерпретируемый скрипт может легко выполняться где угодно. Как и в PHP, нам не нужно переживать о том, где выполняется наш скрипт. Хотя может встречаться и код, предназначенный для конкретной ОС, что сделает невозможным выполнение скрипта на других системах, но это не вина интерпретатора.
Но даже если мы избавимся от стадии транскомпилирования, нам никуда не деться от компилирования. Например, большие программы, написанные на С (компилируемый язык), могут компилироваться чуть ли не час. Представьте, что вы написали приложение на PHP и вам нужно ждать ещё десять минут, прежде чем увидеть, работают ли внесённые изменения.
Используя всё лучшее
Если интерпретирование подразумевает медленное выполнение, а компилирование сложно в реализации и требует больше времени при разработке, то как работают языки вроде PHP, Python или Ruby? Они довольно быстрые!
Это потому, что они используют и интерпретирование, и компилирование. Давайте посмотрим, как это получается.
Что, если бы мы могли преобразовывать наш выдуманный язык не напрямую в двоичный код, а в нечто, очень на него похожее (это называется «байт-код»)? И если бы этот байт-код был так близок к тому, как работает компьютер, что его интерпретирование выполнялось бы очень быстро (например, миллионы байт-кодов в секунду)? Это сделало бы наше приложение почти таким же быстрым, как и компилируемое, при этом сохранились бы все преимущества интерпретируемых языков. Самое главное, нам не пришлось бы компилировать скрипты при каждом изменении.
Выглядит очень заманчиво. По сути, подобным образом работают многие языки — PHP, Ruby, Python и даже Java. Вместо считывания и поочерёдного интерпретирования строк исходного кода, в этих языках используется другой подход:
Ещё одна оптимизация: после генерирования байт-кода мы можем использовать его при всех последующих запросах. Так что можно закешировать и его (главное, убедитесь, что при изменении исходного файла байт-код будет перекомпилироваться). Именно это делают кеши кода операций (opcode caches), вроде расширения OPCache в PHP: кешируют скомпилированные скрипты, чтобы их можно было быстро выполнить при последующих запросах без избыточных загрузок и компилирования в байт-код.
Наконец, последний шаг к высокой скорости — выполнение байт-кода нашим PHP-интерпретатором. В следующей части мы сравним это с обычными интерпретаторами. Во избежание путаницы: подобный интерпретатор байт-кода часто называется «виртуальной машиной», потому что в определённой степени он копирует работу машины (компьютера). Не надо путать это с виртуальными машинами, запускаемыми на компьютерах, вроде VirtualBox или VMware. Речь идёт о таких вещах, как JVM (Java Virtual Machine) в мире Java и HHVM (HipHop Virtual Machine) в мире PHP. Свои виртуальные машины есть у Python и Ruby. В некотором роде все они являются высокоспециализированными и производительными интерпретаторами байт-кода.
Каждая ВМ выполняет собственный байт-код, генерируемый конкретным языком, и они несовместимы между собой. Вы не можете выполнять байт-код PHP на ВМ Python, и наоборот. Однако теоретически возможно создать программу, компилирующую PHP-скрипты в байт-код, который будет понятен ВМ Python. Так что в теории вы можете запускать PHP-скрипты в Python (серьёзный вызов!).
Байт-код
Как выглядит и работает байт-код? Рассмотрим два примера. Возьмём PHP-код:
Посмотреть его байт-код можно с помощью 3v4l.org или установив расширение VLD. Получим следующее:
Теперь возьмём аналогичный пример на Python:
Python может напрямую сгенерировать коды операций ©python:
Поскольку байт-код состоит из простых инструкций, интерпретирование проходит очень быстро. Вместо тысяч двоичных инструкций, которые нужно обработать для каждого выражения интерпретируемого языка, в байт-коде на каждое выражение приходится по несколько сотен инструкций (иногда и того меньше). Поэтому виртуальные машины работают гораздо быстрее интерпретируемых языков.
Иными словами, виртуалки взяли всё лучшее от двух миров. Хотя нам по-прежнему нужно компилировать из исходного кода в байт-код, этот процесс становится быстрым и прозрачным. А после получения байт-кода виртуальная машина быстро и эффективно интерпретирует его без излишних накладных расходов. И в результате мы имеем высокопроизводительное приложение.
От исходного кода к байт-коду
Теперь, когда мы умеем эффективно выполнять сгенерированный байт-код, остаётся задача компилирования исходного кода в этот байт-код.
Рассмотрим следующие PHP-выражения:
Все они одинаково верны и должны быть преобразованы в одинаковые байт-коды. Но как мы их считываем? Ведь в нашем собственном интерпретаторе мы парсим команды, разделяя их пробелами. Это означает, что программист должен писать код в одном стиле, в отличие от PHP, где вы можете в одной строке использовать отступления или пробелы, скобки в одной строке или переносить на вторую строку и т. д. В первую очередь компилятор попытается преобразовать ваш исходный код в токены. Этот процесс называется лексингом (lexing) или токенизацией.
Лексинг
Токенизация (лексинг) заключается в преобразовании исходного PHP-кода — без понимания его значения — в длинный список токенов. Это сложный процесс, но в PHP вы можете довольно легко сделать нечто подобное. Представленный в листинге 2 код выдаёт следующий результат:
Строковое значение преобразуется в токены:
Парсеры и токенизаторы полезны и в других сферах. Например, они используются для парсинга SQL-выражений в базах данных, и на PHP также написано немало парсеров и токенизаторов. У объектно-реляционного маппера Doctrine есть свой парсер для DQL-выражений, а также «транскомпилятор» для преобразования DQL в SQL. Многие движки шаблонов, в том числе Twig, используют собственные токенизаторы и парсеры для «компилирования» файлов шаблонов обратно в PHP-скрипты. По сути, эти движки тоже транскомпиляторы!
Абстрактное синтаксическое дерево
После токенизации и парсинга нашего языка мы можем генерировать байт-код. Вплоть до PHP 5.6 он генерировался во время парсинга. Но привычнее было бы добавить в процесс отдельную стадию: пусть парсер генерирует не байт-код, а так называемое абстрактное синтаксическое дерево (Abstract Syntax Tree, AST). Это древовидная структура, в которой абстрактно представлена вся программа. AST не только упрощает генерирование байт-кода, но и позволяет нам вносить изменения в дерево, прежде чем оно будет преобразовано. Дерево всегда генерируется особым образом. Узел дерева, представляющий собой выражение if, обязательно имеет под собой три элемента:
В результате мы можем «переписать» программу до того, как она будет преобразована в байт-код. Иногда это используется для оптимизации кода. Если мы обнаружим, что разработчик раз за разом перевычислял переменную внутри цикла, и мы знаем, что переменная всегда имеет одно и то же значение, то оптимизатор может переписать AST так, чтобы создать временную переменную, которую не нужно каждый раз вычислять заново. Дерево можно использовать для небольшой реорганизации кода, чтобы он работал быстрее: удалить ненужные переменные и т. п. Это не всегда возможно, но когда у нас есть дерево всей программы, то такие проверки и оптимизации выполнять куда легче. Внутри AST можно посмотреть, объявляются ли переменные до их использования или используется ли присваивание в условном блоке ( if ($a = 1) <> ). И при обнаружении потенциально ошибочных структур выдать предупреждение. С помощью дерева можно даже анализировать код с точки зрения информационной безопасности и предупреждать пользователей во время выполнения скрипта.
Всё это называется статическим анализом — он позволяет создавать новые возможности, оптимизации и системы валидации, помогающие разработчикам писать гармоничный, безопасный и быстрый код.
В PHP 7.0 появился новый движок парсинга (Zend 3.0), который тоже генерирует AST во время парсинга. Поскольку он достаточно свежий, с его помощью можно сделать не так много. Но сам факт его наличия означает, что мы можем ожидать появления в ближайшем будущем самых разных возможностей. Функция token_get_all() уже принимает новую, недокументированную константу TOKEN_PARSE, которая в будущем может использоваться для возвращения не только токенов, но и отпарсенного AST. Сторонние расширения вроде php-ast позволяют просматривать и редактировать дерево прямо в PHP. Полная переработка движка Zend и реализации AST откроет PHP для самых разных новых задач.
Помимо виртуальных машин, выполняющих высокооптимизированный байт-код, сгенерированный из AST, есть и другая методика повышения скорости. Но это одна из самых сложных в реализации вещей.
Как выполняется приложение? Много времени тратится на его настройку: например, нужно запустить фреймворк, отпарсить маршруты, обработать переменные среды и т. д. По завершении всех этих процедур программа обычно всё ещё не запущена. По сути, куча времени потрачена лишь на функционирование какой-то части вашего приложения. А что, если мы выявим те части, которые могут часто запускаться и способны преобразовывать маленькие куски кода (допустим, всего несколько методов) в двоичный код? Конечно, на это компилирование может уходить относительно много времени, но всё равно метод компилируется куда быстрее, чем всё приложение. Возможно, при первом вызове функции вы столкнётесь с маленькой задержкой, но все последующие вызовы будут выполняться молниеносно, минуя виртуальную машину, и сразу в виде двоичного кода.
Мы получаем скорость компилируемого кода и наслаждаемся преимуществами кода интерпретируемого. Подобные системы могут работать быстрее обычного интерпретируемого байт-кода, иногда гораздо быстрее. Речь идёт о JIT-компиляторах (just-in-time, точно в срок). Название подходит как нельзя лучше. Система обнаруживает, какие части байт-кода могут быть хорошими кандидатами на компилирование в двоичный код, и делает это в тот момент, когда нужно выполнять эти самые части. То есть — точно в срок. Программа может стартовать немедленно, не нужно ждать завершения компилирования. В двоичный код преобразуются только самые эффективные части кода, так что процесс компилирования автоматизируется и ускоряется.
Хотя не все JIT-компиляторы работают таким образом. Некоторые компилируют все методы на лету; другие пытаются только определить, какие функции нужно скомпилировать на ранней стадии; третьи будут компилировать функции, если они вызываются два и больше раза. Но все JIT’ы используют один принцип: компилировать маленькие куски кода, когда они действительно нужны.
Ещё одно преимущество JIT’ов по сравнению с обычным компилированием заключается в том, что они способны лучше прогнозировать и оптимизировать на основании текущего состояния приложения. JIT’ы могут динамически анализировать код во время runtime и делать предположения, на которые неспособны обычные компиляторы. Ведь во время компиляции у нас нет информации о текущем состоянии программы, а JIT’ы компилируют на стадии выполнения.
Если вам доводилось работать с HHVM, то вы уже использовали JIT-компилятор: PHP-код (и надмножественный язык Hack) преобразуется в байт-код, запускаемый на виртуальной машине HHVM. Машина обнаруживает блоки, которые могут быть безопасно преобразованы в двоичный код; если это ещё не было сделано, она это делает и запускает их. По окончании запуска ВМ переходит к следующим байт-кодам, которые могут быть преобразованы в двоичный код.
PHP 7 не выполняется на JIT-компиляторе, но зато его новая система превосходит все предыдущие релизы. Сейчас во всех его компонентах проводятся эксперименты со статическим анализом, динамической оптимизацией, и даже есть простые JIT-системы. Так что не исключено, что однажды даже PHP 7 окажется позади!