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 Int32 和 Uint32），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：

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。

#include #include using namespace v8; void Test(const v8::FunctionCallbackInfo& args) { Isolate* isolate = args.GetIsolate(); // 声明变量 Local retval = v8::Number::New(isolate, 1000); } void init(Local

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。

#include #include using namespace v8; void MyFunction(const v8::FunctionCallbackInfo& args) { Isolate* isolate = args.GetIsolate(); args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "Hello World!")); } void Test(const v8::FunctionCallbackInfo& args) { Isolate* isolate = args.GetIsolate(); // Number 类型的声明 Local retval = v8::Number::New(isolate, 1000); // String 类型的声明 Local str = v8::String::NewFromUtf8(isolate, "Hello World!"); // Object 类型的声明 Local

所有的 addon 都需要一个初始化的函数，如下面的代码：

void Initialize(Local

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。

// returnValue.node 这个文件就是编译后产生的文件，通过 NODE_MODULE(returnValue, init) 决定的文件名 const returnValue = require('./build/Release/returnValue.node'); console.log(returnValue.getTestValue());

运行结果如下:

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。

#include #include #include using namespace v8; using namespace std; void GetArgument(const FunctionCallbackInfo& args) { Isolate* isolate = args.GetIsolate(); // 参数长度判断 if (args.Length() < 2) { isolate->ThrowException(Exception::TypeError( String::NewFromUtf8(isolate, "Wrong number of arguments"))); return; } // 参数类型判断 if (!args[0]->IsNumber() || !args[1]->IsNumber()) { //抛出错误 isolate->ThrowException(Exception::TypeError( String::NewFromUtf8(isolate, "argumnets must be number"))); } if (!args[0]->IsObject()) { printf("I am not Object\n"); } if (!args[0]->IsBoolean()) { printf("I am not Boolean\n"); } if (!args[0]->IsArray()) { printf("I am not Array\n"); } if (!args[0]->IsString()) { printf("I am not String\n"); } if (!args[0]->IsFunction()) { printf("I am not Function\n"); } if (!args[0]->IsNull()) { printf("I am not Null\n"); } if (!args[0]->IsUndefined()) { printf("I am not Undefined\n"); } // js Number 类型转换成 v8 Number 类型 Local value1 = Local::Cast(args[0]); Local value2 = Local::Cast(args[1]); double value = value1->NumberValue() + value2->NumberValue(); // js String 类型转换成 v8 String 类型 Local str = Local::Cast(args[2]); String::Utf8Value utfValue(str); cout<<string(*utfValue)<<endl; // js Array 类型转换成 v8 Array 类型 Local input_array = Local::Cast(args[3]); printf("%d, %f %f\n", input_array->Length(), input_array->Get(0)->NumberValue(), input_array->Get(1)->NumberValue()); // js Object 类型转换成 v8 Object 类型 Local

通过 node-gyp 编译后，可以通过如下的方式调用。

const getArguments = require('./build/Release/arguments'); console.log(getArguments(2, 3, 'Hello Arguments', [1, 2, 3], { a: 10, b: 100, c: [23, 22, "我是33"], d: { m: '我是22', n: '我是23' } }, true, null, undefined, function myFunction(...args) { console.log('I am Function!'); console.log(...args); console.log('I am Function!'); }));

运行结果如下:

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：

v8::Local Nan::Undefined() v8::Local Nan::Null()

参考资料

• Type conversions from JavaScript to C++ in V8
• node addon
• v8 types documentation
• node-gyp
• gyp user documentation
• nan

转载自：http://taobaofed.org/blog/2016/09/20/type-casts-between-node-and-cpp/

作者：慎里