Node.js C/C++ 插件
C/C++ 插件
Node.js Addons(插件)是动态链接的共享对象。他提供了C/C++类库能力。这些API比较复杂,他包以下几个类库:
V8 JavaScript, C++类库。用来和JavaScript交互,比如创建对象,调用函数等等。在
v8.h
头文件中 (目录地址deps/v8/include/v8.h
),线上地址online。libuv,C事件循环库。等待文件描述符变为可读,等待定时器,等待信号时,会和libuv打交道。或者说,如果你需要和I/O打交道,就会用到libuv。
内部Node类库。其中最重要的类
node::ObjectWrap
,你会经常派生自它。- 其他的参见
deps/
。
Node已经将所有的依赖编译成可以执行文件,所以你不必当心这些类库的链接问题。
以下所有例子可以在download下载,也许你可以从中找一个作为你的扩展插件。
Hello world
现在我们来写一个C++插件的小例子,它的效果和以下JS代码一致:
module.exports.hello = function() { return 'world'; };
通过以下代码来创建hello.cc
文件:
// hello.cc
#include <node.h>
using namespace v8;
void Method(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "world"));
}
void init(Handle<Object> exports) {
NODE_SET_METHOD(exports, "hello", Method);
}
NODE_MODULE(addon, init)
注意:所有的Node插件必须输出一个初始化函数:
void Initialize (Handle<Object> exports);
NODE_MODULE(module_name, Initialize)
NODE_MODULE
之后的代码没有分号,因为它不是一个函数 (参见node.h
)。
module_name
必须和二进制文件名字一致 (后缀是.node)。
源文件会编译成addon.node
二进制插件。为此我们创建了一个很像JSON的binding.gyp
文件,它包含配置信息,这个文件用node-gyp编译。
{
"targets": [
{
"target_name": "addon",
"sources": [ "hello.cc" ]
}
]
}
下一步创建一个node-gyp configure
工程,在平台上生成这些文件。
创建后,在build/
文件夹里拥有一个Makefile
(Unix系统) 文件或者vcxproj
文件(Windows 系统)。接着调用node-gyp build
命令编译,生成.node
文件。这些文件位于build/Release/
目录里。
现在,你能在Node工程中使用这些二进制扩展插件,在hello.js
中声明require
之前编译的hello.node
:
// hello.js
var addon = require('./build/Release/addon');
console.log(addon.hello()); // 'world'
更多的信息请参考https://github.com/arturadib/node-qt 。
插件模式
下面是一些addon插件的模式,帮助你开始编码。v8 reference文档里包含v8的各种接口,Embedder's Guide这个文档包含各种说明,比如handles, scopes, function templates等等。
在使用这些例子前,你需要先用node-gyp
编译。创建binding.gyp
文件:
{
"targets": [
{
"target_name": "addon",
"sources": [ "addon.cc" ]
}
]
}
将文件名加入到sources
数组里就可以使用多个.cc
文件,例如 :
"sources": ["addon.cc", "myexample.cc"]
准备好binding.gyp
文件后, 你就能配置并编译插件:
$ node-gyp configure build
函数参数
从以下模式中解释了如何从JavaScript函数中读取参数,并返回结果。仅需要一个addon.cc
文件:
// addon.cc
#include <node.h>
using namespace v8;
void Add(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
if (args.Length() < 2) {
isolate->ThrowException(Exception::TypeError(
String::NewFromUtf8(isolate, "Wrong number of arguments")));
return;
}
if (!args[0]->IsNumber() || !args[1]->IsNumber()) {
isolate->ThrowException(Exception::TypeError(
String::NewFromUtf8(isolate, "Wrong arguments")));
return;
}
double value = args[0]->NumberValue() + args[1]->NumberValue();
Local<Number> num = Number::New(isolate, value);
args.GetReturnValue().Set(num);
}
void Init(Handle<Object> exports) {
NODE_SET_METHOD(exports, "add", Add);
}
NODE_MODULE(addon, Init)
可以用以下的JavaScript代码片段测试:
// test.js
var addon = require('./build/Release/addon');
console.log( 'This should be eight:', addon.add(3,5) );
回调Callbacks
你也能传JavaScript函数给C++函数,并执行它。在addon.cc
中:
// addon.cc
#include <node.h>
using namespace v8;
void RunCallback(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
Local<Function> cb = Local<Function>::Cast(args[0]);
const unsigned argc = 1;
Local<Value> argv[argc] = { String::NewFromUtf8(isolate, "hello world") };
cb->Call(isolate->GetCurrentContext()->Global(), argc, argv);
}
void Init(Handle<Object> exports, Handle<Object> module) {
NODE_SET_METHOD(module, "exports", RunCallback);
}
NODE_MODULE(addon, Init)
注意,这个例子中使用了Init()
里的2个参数,module
对象是第二个参数。它允许addon使用一个函数完全重写exports
。
可以用以下的代码来测试:
// test.js
var addon = require('./build/Release/addon');
addon(function(msg){
console.log(msg); // 'hello world'
});
对象工厂
在addon.cc
模式里,你能用C++函数创建并返回一个新的对象,这个对象所包含的msg
属性是由createObject()
函数传入:
// addon.cc
#include <node.h>
using namespace v8;
void CreateObject(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
Local<Object> obj = Object::New(isolate);
obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "msg"), args[0]->ToString());
args.GetReturnValue().Set(obj);
}
void Init(Handle<Object> exports, Handle<Object> module) {
NODE_SET_METHOD(module, "exports", CreateObject);
}
NODE_MODULE(addon, Init)
使用JavaScript测试:
// test.js
var addon = require('./build/Release/addon');
var obj1 = addon('hello');
var obj2 = addon('world');
console.log(obj1.msg+' '+obj2.msg); // 'hello world'
工厂模式
这个模式里展示了如何创建并返回一个JavaScript函数,它是由C++函数包装的 :
// addon.cc
#include <node.h>
using namespace v8;
void MyFunction(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "hello world"));
}
void CreateFunction(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
Local<FunctionTemplate> tpl = FunctionTemplate::New(isolate, MyFunction);
Local<Function> fn = tpl->GetFunction();
// omit this to make it anonymous
fn->SetName(String::NewFromUtf8(isolate, "theFunction"));
args.GetReturnValue().Set(fn);
}
void Init(Handle<Object> exports, Handle<Object> module) {
NODE_SET_METHOD(module, "exports", CreateFunction);
}
NODE_MODULE(addon, Init)
测试:
// test.js
var addon = require('./build/Release/addon');
var fn = addon();
console.log(fn()); // 'hello world'
包装C++对象
以下会创建一个C++对象的包装MyObject
,这样他就能在JavaScript中用new
实例化。首先在addon.cc
中准备主要模块:
// addon.cc
#include <node.h>
#include "myobject.h"
using namespace v8;
void InitAll(Handle<Object> exports) {
MyObject::Init(exports);
}
NODE_MODULE(addon, InitAll)
接着在myobject.h
创建包装,它继承自node::ObjectWrap
:
// myobject.h
#ifndef MYOBJECT_H
#define MYOBJECT_H
#include <node.h>
#include <node_object_wrap.h>
class MyObject : public node::ObjectWrap {
public:
static void Init(v8::Handle<v8::Object> exports);
private:
explicit MyObject(double value = 0);
~MyObject();
static void New(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
static void PlusOne(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
static v8::Persistent<v8::Function> constructor;
double value_;
};
#endif
在myobject.cc
中实现各种暴露的方法,通过给构造函数添加prototype属性来暴露plusOne
方法:
// myobject.cc
#include "myobject.h"
using namespace v8;
Persistent<Function> MyObject::constructor;
MyObject::MyObject(double value) : value_(value) {
}
MyObject::~MyObject() {
}
void MyObject::Init(Handle<Object> exports) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
// Prepare constructor template
Local<FunctionTemplate> tpl = FunctionTemplate::New(isolate, New);
tpl->SetClassName(String::NewFromUtf8(isolate, "MyObject"));
tpl->InstanceTemplate()->SetInternalFieldCount(1);
// Prototype
NODE_SET_PROTOTYPE_METHOD(tpl, "plusOne", PlusOne);
constructor.Reset(isolate, tpl->GetFunction());
exports->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "MyObject"),
tpl->GetFunction());
}
void MyObject::New(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
if (args.IsConstructCall()) {
// Invoked as constructor: `new MyObject(...)`
double value = args[0]->IsUndefined() ? 0 : args[0]->NumberValue();
MyObject* obj = new MyObject(value);
obj->Wrap(args.This());
args.GetReturnValue().Set(args.This());
} else {
// Invoked as plain function `MyObject(...)`, turn into construct call.
const int argc = 1;
Local<Value> argv[argc] = { args[0] };
Local<Function> cons = Local<Function>::New(isolate, constructor);
args.GetReturnValue().Set(cons->NewInstance(argc, argv));
}
}
void MyObject::PlusOne(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
MyObject* obj = ObjectWrap::Unwrap<MyObject>(args.Holder());
obj->value_ += 1;
args.GetReturnValue().Set(Number::New(isolate, obj->value_));
}
测试:
// test.js
var addon = require('./build/Release/addon');
var obj = new addon.MyObject(10);
console.log( obj.plusOne() ); // 11
console.log( obj.plusOne() ); // 12
console.log( obj.plusOne() ); // 13
包装对象工厂
当你想创建本地对象,又不想在JavaScript中严格的使用new
初始化的时候,以下方法非常实用:
var obj = addon.createObject();
// instead of:
// var obj = new addon.Object();
在addon.cc
中注册createObject
方法:
// addon.cc
#include <node.h>
#include "myobject.h"
using namespace v8;
void CreateObject(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
MyObject::NewInstance(args);
}
void InitAll(Handle<Object> exports, Handle<Object> module) {
MyObject::Init();
NODE_SET_METHOD(module, "exports", CreateObject);
}
NODE_MODULE(addon, InitAll)
在myobject.h
中有静态方法NewInstance
,他能实例化对象(它就像JavaScript的new
):
// myobject.h
#ifndef MYOBJECT_H
#define MYOBJECT_H
#include <node.h>
#include <node_object_wrap.h>
class MyObject : public node::ObjectWrap {
public:
static void Init();
static void NewInstance(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
private:
explicit MyObject(double value = 0);
~MyObject();
static void New(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
static void PlusOne(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
static v8::Persistent<v8::Function> constructor;
double value_;
};
#endif
这个实现方法和myobject.cc
类似:
// myobject.cc
#include <node.h>
#include "myobject.h"
using namespace v8;
Persistent<Function> MyObject::constructor;
MyObject::MyObject(double value) : value_(value) {
}
MyObject::~MyObject() {
}
void MyObject::Init() {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
// Prepare constructor template
Local<FunctionTemplate> tpl = FunctionTemplate::New(isolate, New);
tpl->SetClassName(String::NewFromUtf8(isolate, "MyObject"));
tpl->InstanceTemplate()->SetInternalFieldCount(1);
// Prototype
NODE_SET_PROTOTYPE_METHOD(tpl, "plusOne", PlusOne);
constructor.Reset(isolate, tpl->GetFunction());
}
void MyObject::New(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
if (args.IsConstructCall()) {
// Invoked as constructor: `new MyObject(...)`
double value = args[0]->IsUndefined() ? 0 : args[0]->NumberValue();
MyObject* obj = new MyObject(value);
obj->Wrap(args.This());
args.GetReturnValue().Set(args.This());
} else {
// Invoked as plain function `MyObject(...)`, turn into construct call.
const int argc = 1;
Local<Value> argv[argc] = { args[0] };
Local<Function> cons = Local<Function>::New(isolate, constructor);
args.GetReturnValue().Set(cons->NewInstance(argc, argv));
}
}
void MyObject::NewInstance(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
const unsigned argc = 1;
Handle<Value> argv[argc] = { args[0] };
Local<Function> cons = Local<Function>::New(isolate, constructor);
Local<Object> instance = cons->NewInstance(argc, argv);
args.GetReturnValue().Set(instance);
}
void MyObject::PlusOne(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
MyObject* obj = ObjectWrap::Unwrap<MyObject>(args.Holder());
obj->value_ += 1;
args.GetReturnValue().Set(Number::New(isolate, obj->value_));
}
测试:
// test.js
var createObject = require('./build/Release/addon');
var obj = createObject(10);
console.log( obj.plusOne() ); // 11
console.log( obj.plusOne() ); // 12
console.log( obj.plusOne() ); // 13
var obj2 = createObject(20);
console.log( obj2.plusOne() ); // 21
console.log( obj2.plusOne() ); // 22
console.log( obj2.plusOne() ); // 23
传递包装对象
除了包装并返回C++对象,你可以使用Node的node::ObjectWrap::Unwrap
帮助函数来解包。在下面的addon.cc
中,我们介绍了一个add()
函数,它能获取2个 MyObject
对象:
// addon.cc
#include <node.h>
#include <node_object_wrap.h>
#include "myobject.h"
using namespace v8;
void CreateObject(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
MyObject::NewInstance(args);
}
void Add(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
MyObject* obj1 = node::ObjectWrap::Unwrap<MyObject>(
args[0]->ToObject());
MyObject* obj2 = node::ObjectWrap::Unwrap<MyObject>(
args[1]->ToObject());
double sum = obj1->value() + obj2->value();
args.GetReturnValue().Set(Number::New(isolate, sum));
}
void InitAll(Handle<Object> exports) {
MyObject::Init();
NODE_SET_METHOD(exports, "createObject", CreateObject);
NODE_SET_METHOD(exports, "add", Add);
}
NODE_MODULE(addon, InitAll)
介绍myobject.h
里的一个公开方法,它能在解包后使用私有变量:
// myobject.h
#ifndef MYOBJECT_H
#define MYOBJECT_H
#include <node.h>
#include <node_object_wrap.h>
class MyObject : public node::ObjectWrap {
public:
static void Init();
static void NewInstance(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
inline double value() const { return value_; }
private:
explicit MyObject(double value = 0);
~MyObject();
static void New(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args);
static v8::Persistent<v8::Function> constructor;
double value_;
};
#endif
myobject.cc
的实现方法和之前的类似:
// myobject.cc
#include <node.h>
#include "myobject.h"
using namespace v8;
Persistent<Function> MyObject::constructor;
MyObject::MyObject(double value) : value_(value) {
}
MyObject::~MyObject() {
}
void MyObject::Init() {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
// Prepare constructor template
Local<FunctionTemplate> tpl = FunctionTemplate::New(isolate, New);
tpl->SetClassName(String::NewFromUtf8(isolate, "MyObject"));
tpl->InstanceTemplate()->SetInternalFieldCount(1);
constructor.Reset(isolate, tpl->GetFunction());
}
void MyObject::New(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
if (args.IsConstructCall()) {
// Invoked as constructor: `new MyObject(...)`
double value = args[0]->IsUndefined() ? 0 : args[0]->NumberValue();
MyObject* obj = new MyObject(value);
obj->Wrap(args.This());
args.GetReturnValue().Set(args.This());
} else {
// Invoked as plain function `MyObject(...)`, turn into construct call.
const int argc = 1;
Local<Value> argv[argc] = { args[0] };
Local<Function> cons = Local<Function>::New(isolate, constructor);
args.GetReturnValue().Set(cons->NewInstance(argc, argv));
}
}
void MyObject::NewInstance(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = Isolate::GetCurrent();
HandleScope scope(isolate);
const unsigned argc = 1;
Handle<Value> argv[argc] = { args[0] };
Local<Function> cons = Local<Function>::New(isolate, constructor);
Local<Object> instance = cons->NewInstance(argc, argv);
args.GetReturnValue().Set(instance);
}
测试:
// test.js
var addon = require('./build/Release/addon');
var obj1 = addon.createObject(10);
var obj2 = addon.createObject(20);
var result = addon.add(obj1, obj2);
console.log(result); // 30
相关教程
如果你想了解更多与C++相关的知识,则可以参考本站的《C++教程》!
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