Node.js 和 C++ 之间的类型转换

Node.js 和 C++ 之间的类型转换

我非常喜欢使用 Node.js,但是当涉及到计算密集型的场景时 Node.js 就不能够很好地胜任了。而在这样的情况下 C++ 是一个很好的选择,非常幸运 Node.js 官方提供了 C/C++ Addons 的机制让我们能够使用 V8 API 把 Node.js 和 C++ 结合起来。

虽然在 Node.js 官方网站有很多的关于怎么使用这些 API 的文档,但是在 JavaScript 和 C++ 之间传递数据是一件非常麻烦的事情,C++ 是强类型语言(”1024” 是字符串类型而不是整数类型),而 JavaScript 却总是默认的帮我们做一些类型转换。

JavaScript 的基本类型包括 String,Number,Boolean,null,undefined,V8 使用类继承的方式来定义这类型,这些类型都继承了 Primitive 类,而 Primitive 继承了 Value,v8 也支持整型(包括 Int32Uint32),而所有的类型定义都可以从 V8 类型文档中看到,除了基本的类型,还有 Object,Array,Map 等类型的定义。

基本类型的继承关系如下图:
primitive

在 V8 中所有 JavaScript 值都是被放在 Local 对象中,通过这个对象指定了 JavaScript 运行时的内存单元。

下面这段代定义了一个 Number 类型的值,其中 Test 函数中声明的 isolate 变量代表着 V8 虚拟机中的堆内存,当创建新变量的时候就需要用到它,接下来的一行代码就通过 isolate 声明了一个 Number 类型的变量。

看了 V8 类型 API 文档 你会发现对于基本的 JavaScript 类型,只有变量的声明而没有变量的赋值。最初想可能觉得这个非常的奇怪,可是仔细想一想后发现这个是合理的。主要由以下几点原因:

  • JavaScript 的基本类型是不可变类型,变量都是指向一个不可变的内存单元,var a = 10,则 a 指向的内存单元中包含的值为 5,重新赋值 a = 100,没有改变这个内存单元的值,而是使得 a 指向了另外一个内存单元,其中的值为 100。如果声明两个变量 x,y 的值都为 10,则他们指向的是同一个内存单元。
  • 函数的传参都是传值,而不是传引用,当在 JavaScript 中调用 C++ 的函数时,如果参数是基本类型则每次都是把这个值拷贝过去,改变参数的值不会影响原来的值。
  • 使用 Local 声明基本类型的变量都是对内存单元的引用,因为第一条原因不可能改变引用的值使其指向另外一个内存单元,因此不存在变量的重新赋值。

数据流向 C++ -> JavaScript

下面 demo 定义了一些常用的 JavaScript 类型,包括基本类型的以及 Object, Array, Fuction。

所有的 addon 都需要一个初始化的函数,如下面的代码:

Initialize 是初始化的函数,module_name 是编译后产生的二进制文件名,上述代码的模块名为 returnValue

上述代码通过 node-gyp 编译后(编译过程官方文档 C/C++ Addons 有详细的介绍),可以通过如下的方式调用。

运行结果如下:

returnValue

数据流向 javaScript -> C++

上面的 demo 展示了怎样在在 C++ 定义 JavaScript 类型,数据的是从 C++ 流向 JavaScript,反过来数据也需要从 javaScript 流向 C++,也就是调用 C++ 函数的时候需要传入一些参数。

下面的代码展示了参数个数判断,参数类型判断,以及参数类型装换成 V8 类型的过程,包括基本类型以及 Object, Array, Fuction。

通过 node-gyp 编译后,可以通过如下的方式调用。

运行结果如下:

argument

关于其他的类型,我这里就就不一一介绍,V8 文档里面都有对应的 API。

NAN

由于 V8 的 API 还没有彻底稳定下来,所以对于不同版本的 Node.js 类型相关的 API 会发生变化,而 NAN 帮我们做了封装,在编码的时候不需要关心版本问题,只需要引入相应的头文件即可。

引入头文件后,可以如下使用方式:

参考资料

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