如何基于 PHP-X 快速开发一个 PHP 扩展

PHP-X是我在2017年年初创建的一个新项目。这个项目的目标就是让有一定工作经验的PHP程序都能够具备扩展开发的能力。

0x00 初衷

从2012年开始编写swoole，现在算来已经有5个年头了。我发现编写一个 PHP 扩展这个工作非常艰难。PHP 程序员群体中，甚至可以说 100 人中都很难找出一个会编写 PHP 扩展的人来。PHP 官方对扩展开发者非常不友好，源代码中提供的Zend API极其难用，API复杂而且凌乱，充斥着各种宏的写法。Zend API坑非常多，普通开发者很容易踩到坑里。出现各种莫名其妙的core dump问题。Zend API几乎没有任何文档，开发者如果要真正掌握这项技能需要付出大量的学习时间。

于是我今年就冒出一个新的想法，基于我编写swoole扩展超过5年的经验，我试图在Zend API和C++之间建立一个包装层，让PHP扩展开发变得简单。有一定C++基础的PHPer都可以轻松得开发一个PHP扩展。

PHP-X这个项目就这样诞生了，开发只用了一个月的时间。它的开发效率非常高，在我公司中一个只工作了3年的 PHP 程序员，都可以做出一个扩展来。接下来陆续在公司的几个项目中进行了快速验证。在3个的时间里修复了大量崩溃和内存泄漏问题。目前稳定性、性能、健壮性均已达到工业级水准。

0x01 起步

PHP-X本身基于C++11开发，使用cmake进行编译配置。首先，你需要确定所有依赖项已安装好。包括：

gcc-4.8 或更高版本
php-7.0 或更高版本，需要php7-dev包
cmake-2.8 或更高版本

然后安装PHP-X。

git clone https://github.com/swoole/PHP-X.git
cd PHP-X
cmake .
make -j 4
sudo make install

未出现任何编译错误，会成功编译出libphpx.so，并安装到系统的lib目录。头文件会复制到系统的include目录。这时需要执行 sudo ldconfig刷新so文件缓存。

0x02 新建工程

使用任意开发工具，新建一个test.cc源文件。首先需要引入phpx.h头文件。然后使用using引入phpx的命名空间。PHP官方未使用C++，因此phpx直接使用了php作为命名空间。

#include 
using namespace std;
using namespace php;

创建扩展使用PHPX_EXTENSION宏来实现。在这宏中只需要new Extension即可创建扩展。构造方法接受2个参数，第一个是扩展的名称，第二个是扩展的版本号。在PHPX_EXTENSION宏中return这个扩展对象的指针。

PHPX_EXTENSION()
{
    Extension *ext = new Extension("test", "0.0.1");
    return ext;
}

这里必须使用 new Extension，而不能直接在栈上创建对象

0x03 增加函数

一个PHP扩展的主要作用就是提供扩展函数，扩展函数由于是用C/C++代码实现，因此它的性能会比PHP用户函数性能高几十甚至上百倍。在phpx中实现函数非常简单。使用PHPX_FUNCTION来实现扩展函数，然后调用Extension::registerFunction来注册扩展函数。

PHPX_FN是一个助手宏，实际上展开就是"cpp_hello_world", cpp_hello_world
PHPX_FUNCTION展开后，包含了2个变量，第一个是参数args，第二个是返回值retval
通过操作args和retval两个变量，就可以实现函数的输入和输出

这里我们的代码非常简单，cpp_test($str, $n)，调用这个函数返回一个$n个$str的数组。

#include 
using namespace std;
using namespace php;

//声明函数
PHPX_FUNCTION(cpp_test);

PHPX_EXTENSION()
{
    Extension *ext = new Extension("test", "0.0.1");
    ext->registerFunction(PHPX_FN(cpp_test));
    return ext;
}

//实现函数
PHPX_FUNCTION(cpp_test)
{
    //args[1] 就是这个扩展函数的第 2 个参数
    long n = args[1].toInt();
    
    //将返回值 retval 初始化为数组
    Array _array(retval);
    
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        //args[0] 就是这个扩展函数的第 1 个参数
        //append 方法表示向数组中追加元素
        _array.append(args[0]);
    }
}

0x04 编译扩展

编写一个Makefile文件。内容如下：

PHP_INCLUDE = `php-config --includes`
PHP_LIBS = `php-config --libs`
PHP_LDFLAGS = `php-config --ldflags`
PHP_INCLUDE_DIR = `php-config --include-dir`
PHP_EXTENSION_DIR = `php-config --extension-dir`

test.so: test.cc
    c++ -DHAVE_CONFIG_H -g -o test.so -O0 -fPIC -shared test.cc -std=c++11 ${PHP_INCLUDE} -I${PHP_INCLUDE_DIR} -lphpx
    
install: test.so
    cp test.so ${PHP_EXTENSION_DIR}/
clean:
    rm *.so

php-config 这个工具是PHP提供的，使用php-config可以得到PHP的安装路径、头文件目录、扩展目录、其他额外的编译参数等等。

这个Makefile支持了3个指令，make编译，make clean清理，make install安装到扩展目录中。

这里可能需要root权限，使用sudo make install进行安装
直接从网页复制，可能会出现tab制表符被替换为空格，请手工编辑一下Makefile使用tab缩进
MacOS下需要在c++编译参数中增加-undefined dynamic_lookup

编写好之后执行make install，就会编译扩展并将扩展test.so安装到PHP的扩展目录中。这时需要修改php.ini加入extension=test.so加载扩展。

使用php -m来观察你的扩展是否正常加载。

php -m
[PHP Modules]
Core
ctype
curl
date
dom
fileinfo
filter
gd
hash
iconv
inotify
json
libxml
mbstring
mcrypt
memcached
mongodb
mysqli
mysqlnd
openssl
pcntl
pcre
PDO
pdo_mysql
pdo_sqlite
Phar
posix
redis
Reflection
session
SimpleXML
sockets
SPL
sqlite3
standard
swoole
test
tokenizer
xml
xmlreader
xmlwriter
yac
zlib
zmq

[Zend Modules]

这里看到test，表明你的扩展已经加载成功了，现在就可以调用cpp_test这个扩展函数了。

0x05 执行

编写一个test.php，内容为：

 
 执行test.php： 
 php test.php
array(3) {
  [0]=>
  string(5) "hello"
  [1]=>
  string(5) "hello"
  [2]=>
  string(5) "hello"
} 
 可以看到执行结果符合预期。那么恭喜你，现在你已经成功地开发了一个PHP扩展了。是不是很简单？ 
 0x06 更多 
 上面的例子还比较简单，只是编写了一个扩展函数。要真正在实际项目中使用PHP-X你还有很多工作要做。 
  
  需要C++的功底 
  了解更多PHP-X的 API  
  
 另外配合使用Eclipse等IDE工具，可以实现API自动提示和补齐，开发起来会更顺手。 
 相比Zend API，PHP-X要简单易用地多了，相信你不会花太多时间就可以掌握此项技能。在接下来我会撰写更多教程，教大家如何使用PHP-X实现扩展类、资源、回调函数等更复杂的功能。