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從C++ Addon看Napi的實現(xiàn)

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「編程雜技」，作者theanarkh。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系編程雜技公眾號。

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Node.js的napi極大地方便了c++ addon的編寫，使得用戶不再那么需要面對復雜的v8。本文通過一個例子來分析一下napi的使用和napi到底做了什么。

1 導出給js使用的功能

 
 
 
      
  
  
  1. #include  
    2.   
  
  
  2. NAPI_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, Init) 
    3.

上面的代碼是使用napi時的通用模式，我們只需要實現(xiàn)Init函數(shù)就行(當然也可以叫其他名字)。接下來我們看看Init的實現(xiàn)。

 
 
 
      
  
  
  1. napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) { 
    2.   
  
  
  2.   napi_value func; 
    3.   
  
  
  3.   // 創(chuàng)建一個函數(shù)并且設置為exports對象的getArray屬性的值 
    4.   
  
  
  4.   napi_create_function(env, 
    5.   
  
  
  5.                       NULL, 
    6.   
  
  
  6.                       NAPI_AUTO_LENGTH, 
    7.   
  
  
  7.                       newArray, 
    8.   
  
  
  8.                       NULL, 
    9.   
  
  
  9.                       &func); 
    10.   
  
  
  10.   napi_set_named_property(env, exports, "getArray", func); 
    11.   
  
  
  11.   return exports; 
    12.   
  
  
  12. } 
    13.

napi_create_function也是napi提供的api，他的作用是創(chuàng)建一個函數(shù)，具體可以參考napi的文檔。接著把這個函數(shù)導出給js使用，名字是getArray。當js執(zhí)行getArray的時候就會執(zhí)行newArray函數(shù)。

2 newArray的實現(xiàn)

 
 
 
      
  
  
  1. static napi_value newArray(napi_env env, napi_callback_info info) { 
    2.   
  
  
  2.    size_t argc = 1; 
    3.   
  
  
  3.    napi_value args[1]; 
    4.   
  
  
  4.    // 拿到js層的入?yún)?，這里是一個 
    5.   
  
  
  5.    napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, NULL, NULL); 
    6.   
  
  
  6.    int len; 
    7.   
  
  
  7.    // js傳入的是一個數(shù)字，v8轉(zhuǎn)成了對象，這里再次把入?yún)⑥D(zhuǎn)成int型 
    8.   
  
  
  8.    napi_get_value_int32(env, args[0], &len); 
    9.   
  
  
  9.    napi_value ret; 
    10.   
  
  
  10.    // 創(chuàng)建一個數(shù)組 
    11.   
  
  
  11.    napi_create_array(env, &ret); 
    12.   
  
  
  12.    // 根據(jù)js入?yún)⒃O置數(shù)組的初始值 
    13.   
  
  
  13.    for (int i = 0; i < len; i++) { 
    14.   
  
  
  14.      napi_value num; 
    15.   
  
  
  15.      napi_create_int32(env, i, &num); 
    16.   
  
  
  16.      napi_set_element(env, ret, i, num); 
    17.   
  
  
  17.    } 
    18.   
  
  
  18.  
    19.   
  
  
  19.   return ret; 
    20.   
  
  
  20. } 
    21.

3 使用c++ addon

 
 
 
      
  
  
  1. const { getArray } = require('./build/Release/test.node'); 
    2.   
  
  
  2. console.log(getArray(20)); 
    3.

執(zhí)行上面代碼最后輸出

 
 
 
      
  
  
  1. [ 
    2.   
  
  
  2.    0,  1,  2,  3,  4,  5,  6, 
    3.   
  
  
  3.    7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 
    4.   
  
  
  4.   14, 15, 16, 17, 18, 19 
    5.   
  
  
  5. ] 
    6.

4 分析

上面的代碼并不復雜，本文主要是分析napi提供的api，看看napi到底做了什么。很多api的原理是類似的，這里只以數(shù)組的api為例子。因為v8的api中，使用的參數(shù)基本都是v8提供的對象。napi做的事情其實就是幫我們處理這些對象的轉(zhuǎn)換。我們首先看看napi_create_array的實現(xiàn)。

 
 
 
      
  
  
  1. // 創(chuàng)建一個數(shù)組，對應js的數(shù)組 
    2.   
  
  
  2. napi_status napi_create_array(napi_env env, napi_value* result) { 
    3.   
  
  
  3.   // 調(diào)用v8接口v8::Array::New創(chuàng)建一個數(shù)組對象，然后轉(zhuǎn)成napi的類型，并設置返回值 
    4.   
  
  
  4.   *result = v8impl::JsValueFromV8LocalValue(v8::Array::New(env->isolate)); 
    5.   
  
  
  5.   return napi_clear_last_error(env); 
    6.   
  
  
  6. } 
    7.

我們看到napi_create_array的實現(xiàn)非常簡單，就是對v8接口的封裝，然后轉(zhuǎn)換成napi的類型，最后清除錯誤信息。這是napi典型的api使用方式。主要包括下面幾個

1 入?yún)⑿枰獋魅雃nv對象，并傳入一個二級指針napi_value *，用于保存接口返回值。napi的返回值不是通過函數(shù)體的return返回的，return返回的是api的執(zhí)行狀態(tài)(成功或失敗)。

2 處理v8的api

3 清除或返回錯誤信息 每次執(zhí)行napi提供的api時，如果執(zhí)行出錯則通過napi_set_last_error設置到env中并返回錯誤碼，如果沒有則通過napi_clear_last_error清除錯誤信息并返回napi_ok。我們看一下實現(xiàn)

 
 
 
      
  
  
  1. // 設置當前函數(shù)調(diào)用的錯誤信息 
    2.   
  
  
  2. static inline napi_status napi_set_last_error(napi_env env, napi_status error_code, 
    3.   
  
  
  3.                                 uint32_t engine_error_code = 0, 
    4.   
  
  
  4.                                 void* engine_reserved = nullptr) { 
    5.   
  
  
  5.   env->last_error.error_code = error_code; 
    6.   
  
  
  6.   env->last_error.engine_error_code = engine_error_code; 
    7.   
  
  
  7.   env->last_error.engine_reserved = engine_reserved; 
    8.   
  
  
  8.   return error_code; 
    9.   
  
  
  9. } 
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11. // 清除上次調(diào)用的錯誤信息 
    12.   
  
  
  12. static inline napi_status napi_clear_last_error(napi_env env) { 
    13.   
  
  
  13.   env->last_error.error_code = napi_ok; 
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15.   // TODO(boingoing): Should this be a callback? 
    16.   
  
  
  16.   env->last_error.engine_error_code = 0; 
    17.   
  
  
  17.   env->last_error.engine_reserved = nullptr; 
    18.   
  
  
  18.   return napi_ok; 
    19.   
  
  
  19. } 
    20.

調(diào)用方在調(diào)用完api后，如果產(chǎn)生了錯誤，則可以通過napi_get_last_error_info接口獲取執(zhí)行api的錯誤信息。

 
 
 
      
  
  
  1. // 獲取上一個調(diào)用函數(shù)的錯誤信息 
    2.   
  
  
  2. napi_status napi_get_last_error_info(napi_env env, 
    3.   
  
  
  3.                                      const napi_extended_error_info** result) { 
    4.   
  
  
  4.   // 初始化為非法值 
    5.   
  
  
  5.   const int last_status = napi_detachable_arraybuffer_expected; 
    6.   
  
  
  6.   // 根據(jù)錯誤碼設置錯誤描述信息（每次調(diào)用api后調(diào)用結(jié)果存到env中） 
    7.   
  
  
  7.   env->last_error.error_message = 
    8.   
  
  
  8.       error_messages[env->last_error.error_code]; 
    9.   
  
  
  9.  
    10.   
  
  
  10.   *result = &(env->last_error); 
    11.   
  
  
  11.   return napi_ok; 
    12.   
  
  
  12. } 
    13.

言歸正傳，調(diào)用napi_create_array后，我們拿到一個返回值，比如下面的ret。

 
 
 
      
  
  
  1. napi_value ret; 
    2.   
  
  
  2. napi_create_array(env, &ret); 
    3.

之前分析過napi_value本質(zhì)上是一個一級指針。接著我們看如何使用從napi中拿到的數(shù)組。我們可以通過napi_set_element設置數(shù)組的內(nèi)容。

 
 
 
      
  
  
  1. // ret是數(shù)組，i是索引，num是一個napi_value變量，本質(zhì)是一個v8對象，即索引對應的值 
    2.   
  
  
  2. napi_set_element(env, ret, i, num); 
    3.

下面我們看看napi_set_element的實現(xiàn)。

 
 
 
      
  
  
  1. // 設置key對應的值，key是數(shù)字 
    2.   
  
  
  2. napi_status napi_set_element(napi_env env, 
    3.   
  
  
  3.                              napi_value object, 
    4.   
  
  
  4.                              uint32_t index, 
    5.   
  
  
  5.                              napi_value value) { 
    6.   
  
  
  6.   v8::Local context = env->context(); 
    7.   
  
  
  7.   v8::Local obj; 
    8.   
  
  
  8.   // 把napi_value object轉(zhuǎn)成v8的Object，數(shù)組繼承Object 
    9.   
  
  
  9.   CHECK_TO_OBJECT(env, context, obj, object); 
    10.   
  
  
  10.   // 把值napi_value value轉(zhuǎn)成v8對象 
    11.   
  
  
  11.   v8::Local val = v8impl::V8LocalValueFromJsValue(value); 
    12.   
  
  
  12.   // 調(diào)用v8 Object對象的Set方法設置對象的屬性，即數(shù)組的元素 
    13.   
  
  
  13.   auto set_maybe = obj->Set(context, index, val); 
    14.   
  
  
  14.   // 執(zhí)行結(jié)果處理 
    15.   
  
  
  15.   RETURN_STATUS_IF_FALSE(env, set_maybe.FromMaybe(false), napi_generic_failure); 
    16.   
  
  
  16.  
    17.   
  
  
  17.   return GET_RETURN_STATUS(env); 
    18.   
  
  
  18. } 
    19.

從上面的分析中，我們大致可以看到napi實現(xiàn)中的一些規(guī)律，get的api的邏輯是調(diào)用v8接口拿到v8類型的對象，然后轉(zhuǎn)成napi_value類型返回給調(diào)用方，set的api是傳入napi_value類型，然后轉(zhuǎn)成v8類型的對象。

napi的實現(xiàn)幾乎都在js_native_api_v8.cc中，有興趣的同學可以看一下，大多數(shù)api的實現(xiàn)并不復雜，了解js_native_api_v8.cc的實現(xiàn)，不僅讓我們更好地使用napi，也讓我們更加了解v8的使用和原理。


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