在wiki中[虛擬機](http://zh.wikipedia.org/wiki/虛擬機)的定義是：虛擬機（Virtual Machine），在計算機科學中的體系結構里，是指一種特殊的軟件，他可以在計算機平臺和終端用戶之間創建一種環境，而終端用戶則是基于這個軟件所創建的環境來操作軟件。在計算機科學中，虛擬機是指可以像真實機器一樣運行程序的計算機的軟件實現。 虛擬機是一種抽象的計算機，它有自己的指令集，有自己的內存管理體系。在此類虛擬機上實現的語言比較低抽象層次的語言更加明了，更加簡單易學。 ## 虛擬機的類型[]() 虛擬機是一種抽象的計算機，是對真實計算機的虛擬和模擬，現在的計算機有不同的指令集架構([ISA: Instruction Set Architecture](http://homedir.jct.ac.il/~citron/ca/isa.html))，ISA是處理的一個部分，不同的處理器會有不同的架構，最常見的有3種： - 基于棧的[Stack Machines](http://en.wikipedia.org/wiki/Stack_machine): 操作數保存在棧上。而不是使用寄存器來保存，現在很少有真實機器采用這個模型。對于虛擬機來說因為指令空間占用少，并且實現簡單，很多虛擬機采用這種模型，比如：JVM，HHVM等。 - 基于累加器的Accumulator Machines。這個模型使用稱作累加器(Accumulator)的的寄存器來保存一個操作數以及操作的結果 - 基于通用寄存器的General-Purpose-Register Machines，這些寄存器沒有特殊的用途。編譯器可以將操作數保存在這些寄存器中。ZendVM采用的就是基于寄存器的架構。 ## Zend虛擬機核心實現代碼[]() 為了方便讀者對Zend引擎的實現有個全面的感覺，下面列出涉及到Zend引擎實現的核心代碼文件功能參考。 Zend引擎的核心文件都在$PHP_SRC/Zend/目錄下面。不過最為核心的文件只有如下幾個： 1. PHP語法實現 - Zend/zend_language_scanner.l - Zend/zend_language_parser.y 1. Opcode編譯 - Zend/zend_compile.c 1. 執行引擎 - Zend/zend_vm_* - Zend/zend_execute.c ## Zend虛擬機體系結構[]() 從概念層將Zend虛擬機的實現進行抽象，我們可以將Zend虛擬機的體系結構分為：解釋層、執行引擎、中間數據層，如圖7.1所示：  圖7.1 Zend虛擬機體系結構圖 當一段PHP代碼進入Zend虛擬機，它會被執行兩步操作:編譯和執行。對于一個解釋性語言來說，這是一個創造性的舉動，但是，現在的實現并不徹底。現在當PHP代碼進入Zend虛擬機后，它雖然會被執行這兩步操作，但是這兩步操作對于一個常規的執行過程來說卻是連續的，也就是說它并沒有轉變成和Java這種編譯型語言一樣：生成一個中間文件存放編譯后的結果。如果每次執行這樣的操作，對于PHP腳本的性能來說是一個極大的損失。雖然有類似于APC，eAccelerator等緩存解決方案。但是其本質上是沒有變化的，并且不能將兩個步驟分離，各自發展壯大。 ### 解釋層[]() 解釋層是Zend虛擬機執行編譯過程的位置。它包括詞法解析、語法解析和編譯生成中間代碼三個部分。詞法分析就是將我們要執行的PHP源文件，去掉空格，去掉注釋，切分為一個個的標記(token)，并且處理程序的層級結構(hierarchical structure)。 語法分析就是將接受的標記(token)序列，根據定義的語法規則，來執行一些動作，Zend虛擬機現在使用的Bison使用巴科斯范式(BNF)來描述語法。編譯生成中間代碼是根據語法解析的結果對照Zend虛擬機制定的opcode生成中間代碼，在PHP5.3.1中，Zend虛擬機支持135條指令（見Zend/zend_vm_opcodes.h文件），無論是簡單的輸出語句還是程序復雜的遞歸調用，Zend虛擬機最終都會將所有我們編寫的PHP代碼轉化成這135條指令的序列，之后在執行引擎中按順序執行。 ### 中間數據層[]() 當Zend虛擬機執行一個PHP代碼時，它需要內存來存儲許多東西，比如，中間代碼，PHP自帶的函數列表，用戶定義的函數列表，PHP自帶的類，用戶自定義的類，常量，程序創建的對象，傳遞給函數或方法的參數，返回值，局部變量以及一些運算的中間結果等。我們把這些所有的存放數據的地方稱為中間數據層。 如果PHP以mod擴展的方式依附于Apache2服務器運行，中間數據層的部分數據可能會被多個線程共享，如果PHP自帶的函數列表等。如果只考慮單個進程的方式，當一個進程被創建時它就會被加載PHP自帶的各種函數列表，類列表，常量列表等。當解釋層將PHP代碼編譯完成后，各種用戶自定義的函數，類或常量會添加到之前的列表中，只是這些函數在其自身的結構中某些字段的賦值是不一樣的。 當執行引擎執行生成的中間代碼時，會在Zend虛擬機的棧中添加一個新的執行中間數據結構（zend_execute_data），它包括當前執行過程的活動符號列表的快照、一些局部變量等。 ### 執行引擎[]() Zend虛擬機的執行引擎是一個非常簡單的實現，它只是依據中間代碼序列（EX(opline)）,一步一步調用對應的方法執行。在執行引擎中沒并有類似于PC寄存器一樣的變量存放下一條指令，當Zend虛擬機執行到某條指令時，當它所有的任務都執行完了，這條指令會自己調用下一條指令，即將序列的指針向前移動一個位置，從而執行下一條指令，并且在最后執行return語句，如此反復。這在本質上是一個函數嵌套調用。 回到開頭的問題，PHP通過詞法分析、語法分析和中間代碼生成三個步驟后，PHP文件就會被解析成PHP的中間代碼opcode。生成的中間代碼與實際的PHP代碼之間并沒有完全的一一對應關系。只是針對用戶所給的PHP代碼和PHP的語法規則和一些內部約定生成中間代碼，并且這些中間代碼還需要依靠一些全局變量中轉數據和關聯。至于生成的中間代碼的執行過程是依據中間代碼的順利，依賴于執行過程中的全局變量，一步步執行。當然，在遇到一些函數跳轉也會發生偏移，但是最終還是會回到偏移點。