PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める BASE Recruitment Information Our Mission Payment to the People, Power to the People. 自分の好きなことを仕事にしたり経済活動を行っている個人やスモールチームのエンパワーメントを目指しています。 3 BASE BANKで一緒に働くメンバーを募集中！絶賛募集中！ - Webアプリケーションエンジニア - シニアエンジニア - テックリード - とにかくエンジニア

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 6 一般的な言葉の定義① ● マシンコード ○ コンピュータが理解できる言語のこと（機械語やアセンブリ言語など） ● コンパイル ○ ソースコードを、マシンコードやバイトコードなどへ変換すること ○ 目的に応じたコードへ変換することで、効率化を図っている ● 中間表現（中間コード） ○ マシンコード変換する前に、一度任意のデータ形式に変える手法やコードそのものこと ○ 一気にマシンコードへ変換するよりも、無駄な計算を省いたり複数フォーマットへの変換処理を効率化するなどの恩恵をもたらす

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 7 ● バイトコード ○ 中間表現の一種。命令長がバイト可変長だったり、命令中のフィールドの区切りがバイト単位になっているところから来ている ○ 今日では、 VM向けの命令コード体系を表現しているところも多い ● VM（仮想環境） ○ コンピュータ上でソフトウェア的に動作する仮想的な「コンピュータ」環境を提供する技術 ○ 実際のハードウェアとは独立して動作し、異なるアーキテクチャのシステム上でも同じ環境を再現する目的がある一般的な言葉の定義②

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 9 PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで） https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 10 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP PHPソースコードをVM（Zend Engine）が理解できるオペコードへ変換する。その後、オペコードをより効率よく実行できるよう最適化する（数を減らしたり、効率の良いものにしたりする）オペコード： Zend Engine向けの操作に関する命令のコード。中間表現、バイトコードの一つ。 PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで）

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 11 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP VM（Zend Engine）でオペコードを使ってコードを実行する。本来ならIntel x86とM1 Mac（AArch64）でそれぞれマシンコードが必要だが、オペコードがあれば、 IntelでもMacでも同じオペコードを実行するだけで OK PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで）

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 12 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP コンパイル済みのオペコードを、共通メモリにキャッシュする。 Opcache：コンパイル処理のスキップによる高速化図る目的の PHP拡張モジュール。コンパイル済みのオペコードを、共通メモリにキャッシュする。 Opcache：上記のようなキャッシュを用いて、高速化図る目的を持った PHP拡張モジュール。 PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで）

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 13 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP JITコンパイルでマシンコードを生成する。 JIT（ジャストインタイム）コンパイル： PHP8.0で追加されたOPcacheの拡張機能。 Cache Hit時に、VMを通さずマシンコード実行できる（≒早い）メリットがある。頻繁に実行されるコードを検知して、キャッシュするよう条件決めができる PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで）

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 14 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP JITコンパイル時には、 Intel x86とM1 Mac（AArch64）でそれぞれのマシンコードを分けて生成している PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで）

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 15 本当はおさらいの方も深く話したいですが、時間が無いので詳細は割愛します！詳細を知らない人は、下記の記事を読んでみると良いです！ ● 【PHP】Zend Engine の内部を図示した記事・資料まとめ ○ https://qiita.com/7968/items/2aa487e2e515dba2fd03 ● OPcache オペコードキャッシュの仕組み - Shin x Blog ○ https://blog.shin1x1.com/entry/php-opcache-under-the-hood ● PHP8から追加された JITについて学ぼう ! - takeokunn's blog ○ https://www.takeokunn.org/posts/permanent/20221222111924-about_php_jit/ PHPのコンパイルについておさらい（ PHP8.3まで）

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 17 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP JITコンパイル時には、 Intel x86とM1 Mac（AArch64）でそれぞれのマシンコードを分けて生成している PHP8.4でJITフレームワーク IRが導入された背景

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 18 PHP8.3の現在について（前略） ● PHP JITはターゲット CPU用に機械語を「手動で」直接生成します ● 各CPU（x86_64およびAArch64）を個別にサポートする必要があります ● 最適化およびレジスタ割り当ての範囲には制限があります ● PHP JITは非常に短時間で中間的な品質のコードを生成します ● PHP JITに関連する修正には、サポートされているすべてのプラットフォームに対してアセンブラコードの変更が必要な場合があります ○ サポートが難しいです PHP8.4でJITフレームワーク IRが導入された背景 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 19 PHP8.3の現在について（前略） ● PHP JITはターゲット CPU用に機械語を「手動で」直接生成します ● 各CPU（x86_64およびAArch64）を個別にサポートする必要があります ● 最適化およびレジスタ割り当ての範囲には制限があります ● PHP JITは非常に短時間で中間的な品質のコードを生成します ● PHP JITに関連する修正には、サポートされているすべてのプラットフォームに対してアセンブラコードの変更が必要な場合があります ○ サポートが難しいです PHP8.4でJITフレームワーク IRが導入された背景 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP 各CPUへのサポートを持続的かつ、品質を担保するため、効率化が必須

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 20 https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP 効率化のため、独自の JITフレームワーク IRが爆誕！ PHP8.4でJITフレームワーク IRが導入された背景

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 22 https://github.com/dstogov/ir PHP8.4でJITフレームワーク IRが導入された背景 IRフレームワークは、中規模のプロジェクトで JITを実装するための実用的なソリューションです。これには、中間表現（ IR）の定義、 IR構築のためのシンプルな API、最適化、スケジューリング、レジスタ割り当て、コード生成のアルゴリズムが提供されます。生成されたインメモリコードは、直接実行することができます。これはまだ安定した完成品ではなく、現在も積極的に開発中です。 PHP-9の次世代 JITコンパイラ開発のための基盤として始まりましたが、 PHPには完全に依存していません。

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 24 PHPでのJITコンパイルの流れを、 BeforeAfterで見てみる Before After IRでどう中間表現が実現されているか PHP Script オペコードマシンコード PHP Script オペコードマシンコード IR用中間コード

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 25 オペコードから IR用中間コードを生成している流れを、 PHPではどうなっているか追ってみる Before After PHP Script オペコードマシンコード PHP Script オペコードマシンコード IR用中間コード IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 26 php-srcで、JITのコンパイルを実行しているコードを見てみる https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit.c#L1413 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 27 各所でIR ビルダー API(ir_builder.h)を使って、 IR用の中間コードを生成していた https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit.c#L1756 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 28 各所でIR ビルダー API(ir_builder.h)を使って、 IR用の中間コードを生成していた https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit.c#L1756 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 29 各所でIR ビルダー API(ir_builder.h)を使って、 IR用の中間コードを生成していた https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L5684 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 30 各所でIR ビルダー API(ir_builder.h)を使って、 IR用の中間コードを生成していた https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L5684 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 31 各所でIR ビルダー API(ir_builder.h)を使って、 IR用の中間コードを生成していた https://github.com/dstogov/ir/blob/master/ir_builder.h IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 32 各所でIR ビルダー API(ir_builder.h)を使って、 IR用の中間コードを生成していた IRでどう中間表現が実現されているか https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 34 php-srcで、JITのコンパイルを実行しているコードを見てみる … https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit.c#L2938 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 35 zend_jit_ir_compile で、組み立てた IR用中間コードをコンパイルしている … https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L16734 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 36 zend_jit_ir_compile で、組み立てた IR用中間コードをコンパイルしている … https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L16734 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 37 zend_jit_ir_compile で、組み立てた IR用中間コードをコンパイルしている https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L268-L296 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 38 zend_jit_ir_compile で、組み立てた IR用中間コードをコンパイルしている https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L268-L296 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 39 ir_emit_codeでマシンコードを生成する（ CPUごとにマシンコード生成用ファイルがある） … https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/zend_jit_ir.c#L2780 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 40 ir_emit_codeでマシンコードを生成する（ CPUごとにマシンコード生成用ファイルがある） https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/ir/ir_x86.dasc#L10461 https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/ir/ir_aarch64.dasc#L5851 IRでどう中間表現が実現されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 41 ir_emit_codeでマシンコードを生成する（ CPUごとにマシンコード生成用ファイルがある） https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/ir/ir_x86.dasc#L10461 https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/opcache/jit/ir/ir_aarch64.dasc#L5851 IRでどう中間表現が実現されているかマシンコードの生成には、 PHP8.0の JITでも使用している DynASM を使っている

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 45 中間コードが 1つ増える =変換の工程が 1つ増えるから、遅くなるのでは？ Before After PHP Script オペコードマシンコード PHP Script オペコードマシンコード JIT FW IR用中間コード何か忘れている気がする

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 48 https://wiki.php.net/rfc/jit-ir 現在の新しい PHP JIT は、古いものとまったく同じ PHP 関連の機能と最適化のセットを実装しています。 IR フレームワークはより多くの最適化を提供し、よりスマートなレジスタアロケータを備えているため、JIT はより高速 (5 ～ 10%) でより小さなコードを生成します。何か忘れている気がする

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 50 遅くならないよう、色々な工程で最適化がされています https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 51 詳細を話すと時間内で終わらないので、 PHPコード例で簡単に最適化の内容を話します https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP 中間コード作成マシンコード生成マシンコード生成前に必要な準備最適化最適化最適化 IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 52 定数畳み込み / 定数伝播による、式の単純化 &デッドコード削除 (FOLDING) (SCCP) https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 54 // $a の値を代入して、定数値に置き換える（定数伝搬） $a = 30; $b = 9 - 30 / 5; $c = $b * 4; if ($c > 10) { $c = $c - 10; } return $c * 2; IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 55 // 定数伝播を続けて、式を計算して単純な定数にする（定数畳み込み） $a = 30; $b = 3; $c = 12; if (12 > 10) { $c = $c - 10; } return $c * 2; IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 56 // if文が必ずtrueになるので消す（疎な条件分岐を考慮した定数伝播(SCCP)) $a = 30; $b = 3; $c = 12; $c = 12 - 10; // 2 return $c * 2; IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 58 // もしif文がfalseだった場合は、if文には到達しない（デッドコードになる） $a = 30; $b = 3; $c = 9; if (9 > 10) { $c = $c - 10; } return $c * 2; IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 60 同じ式の出現を探し出して、計算結果を格納する一つの変数に置き換える (CSE) https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 61 // PHPでのコード例 $a1 = $b * $c + $g; $a2 = $b * $c * $d; $tmp = $b * $c; $a1 = $tmp + $g; $d2 = $tmp * $d; IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 63 // 一番最初に計算すると、計算コストが下がる（共通部分式除去(CSE)） $tmp = $b * $c; $a1 = $tmp + $g; $a2 = $tmp * $d; … $a5000000000 = $tmp * $d; IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 64 計算タイミングを前後することで、よりループの内側へ / デッドコードを削除 (GCM) https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 65 function foo ($a): int { // PHPのコード例 $i = 0; do { $b = $a + 1; $i = $i + $b; $c = $i * 2; } while ($i < 10) { return $c; } } IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 66 function foo ($a): int { // $aは定数なので、$bも定数伝播により定数になるのでループ外へ移動 $i = 0; $b = $a + 1; do { $i = $i + $b; $c = $i * 2; } while ($i < 10) { return $c; } } IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 67 function foo ($a): int { // $iも20になり（ループ10回回るため）定数になるので、ループ外へ移動 $i = 0; $b = $a + 1; do { $i = $i + $b; } while ($i < 10) { $c = $i * 2; return $c; } } IRでどう中間表現が最適化されているか

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#phperkaigi #b © 2012-2025 BASE, Inc. PHP8.4におけるJITフレームワークIRと中間表現について理解を深める 69 最後に正直に話すと、ちょっと理解が正しいか自信がない部分もあります 🙇 もし知見があったりなにか気づいたことがあれば、 Q&AでもAsk the SpeakerでもXのポストでもカンファレンスの廊下でも、 FBいただけると助かります 🙏🙏🙏🙏🙏🙏 今回の話は範囲を絞っても、それだけで 20,40分トークで話せるぐらい奥深い分野なので、是非みなさんもインプット &アウトプットしてみてはいかがでしょうか！