本文主要介绍在 Electron9.x 中，使用ffi-napi，ref-array-napi，ref-napi 加载 Windows 动态链接库，并在Vue 渲染进程中使用。使用过程中会遇到一系列的坑，本文将会一一解决，并解释原因。如有同行兄弟遇到此问题可以借鉴。
这里列出所使用的环境：
- Visual Studio 2017
- NodeJS v12.17.0 （x64）
- node-gyp v7.0.0
- Python 2.7.15
- Electron :9.1.0
- @vue/cli 4.4.6
- vue-cli-plugin-electron-builder : 2.0.0-rc.4
- ffi-napi : 3.0.1
- ref-napi : 2.0.3
- ref-array-napi : 1.2.1
- ref-struct-napi : 1.1.1
1. 先自己开发一个DLL文件备用
非本文重点，熟悉的朋友可以略过。在这个DLL中，分别开发了三种情况的C函数：
- A. 参数为基本数据类型
- B. 参数为指针
- C. 参数为指向数组的指针
A比较简单，而B和C 涉及到 参数为指针的情况，函数内部可以修改指针指向的内存，函数运行完毕之后，外部内存中的值将会被修改。相当于输出参数，使用JS调用的时候涉及到内存共享问题。
使用 Visual Studio 2017 开发DLL步骤如下：
1.1 新建项目
配置编译为 64 位，因为我的 NodeJS为 64 位
1.2 头文件
MyDllDemo.h IDE 自动生成了这个文件，并自动创建了 CMyDllDemo （类）， nMyDllDemo（全局变量），fnMyDllDemo （函数）， 这些我们都不需要，将它们删除，重新定义：
// `extern "C"`意味着: 被 extern "C" 修饰的变量和函数是按照 C 语言方式编译和链接的
extern "C"
{
// MYDLLDEMO_API 是上面定义的宏，其实就是 __declspec(dllexport)
// 参数和返回值都是基本数据类型
MYDLLDEMO_API int add(int a, int b);
// 使用指针修改函数外部数据作为返回值
MYDLLDEMO_API void addPtr(int a, int b,int* z);
// 外部传入数组的首地址，函数负责初始化数组数据
// array为 数组首地址， length 为数组长度
MYDLLDEMO_API void initArray(int* array,int length);
}
1.3 源文件
MyDllDemo.cpp 删除 生成的代码后，实现代码如下：
#include "pch.h"
#include "framework.h"
#include "MyDllDemo.h"
MYDLLDEMO_API int add(int a, int b) {
return a + b;
}
// 使用指针修改函数外部数据作为返回值
MYDLLDEMO_API void addPtr(int a, int b, int* z) {
*z = a + b;
}
// 外部传入数组的首地址，函数负责初始化数组数据
MYDLLDEMO_API void initArray(int* array,int length) {
for (int i = 0; i < length;i++,array++) {
*array = 100 + i; // 假设数组长度为4， 则程序运行完毕后结果为[100,101,102,103]
}
}
1.4 编译生成DLL文件
这个 MYDLLDEMO.dll 文件就是我们要在 Node JS中调用的DLL文件。
注意这里编译出来的dll是64位的，NodeJS也应该是64位的。
2 新建NodeJS项目
假设项目目录在 G:/node_ffi_napi_demo
cd g:\node_ffi_napi_demo
npm init -y
此时生成了一个 package.json文件
2.1 环境准备
在安装依赖之前，先做些准备工作。因为 安装 ffi_napi 依赖的时候，需要有编译环境，否则会因为无法编译而报错。
# 添加配置，被保存到了 /.npmrc 配置文件中
npm set registry https://registry.npm.taobao.org/
npm set ELECTRON_MIRROR https://npm.taobao.org/mirrors/electron/
npm set SASS_BINARY_SITE http://npm.taobao.org/mirrors/node-sass
npm set PYTHON_MIRROR http://npm.taobao.org/mirrors/python
# 非必须，备以后使用
npm i chromedriver -g --chromedriver_cdnurl=http://npm.taobao.org/mirrors/chromedriver
# 使用Vue Cli创建vue项目的时候会用到
npm i -g node-sass
# NodeJS 编译 C/C++ 依赖用到
npm i -g node-gyp
#windows 编译工具，需要用管理员身份运行 PowerShell，如果 报错 Could not install Visual Studio Build Tools. 则到 C:\Users\wuqing\.windows-build-tools 目录下 手工进行安装，安装成功后在执行上面的命令
npm i -g --production windows-build-tools
# 安装Python，注意必须是 2.7 版本，安装后并设置环境变量
解决网络下载问题：以管理员身份打开 windows host文件，（ C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts ），加入如下映射：
52.216.164.171 github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com
52.216.99.59 github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com
54.231.112.144 github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com
54.231.88.43 github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com
52.216.8.107 github-production-release-asset-2e65be.s3.amazonaws.com
更新DNS: ipconfig /flushdns
以上如果首次安装，会比较慢，需要耐心等待
2.2 安装依赖
cd g:\node_ffi_napi_demo
# https://www.npmjs.com/package/ffi-napi
# 安装这个依赖的时候，会自动使用 node-gyp 进行编译
npm i -S ffi-napi
...其它输出省略
> [email protected] install G:\node_ffi_napi_demo\node_modules\ffi-napi
> node-gyp-build
...
+ [email protected]
added 10 packages from 58 contributors in 39.928s
安装 ref-napi 的时候，只从仓库中下载了源代码，并没有自动执行编译，需要手工执行编译,先执行 node-gyp configure
npm i -S ref-napi
cd node_modules\ref-napi\
node-gyp configure //配置
# 下面是控制台输出内容
gyp info it worked if it ends with ok
gyp info using [email protected]
gyp info using [email protected] | win32 | x64
gyp info find Python using Python version 2.7.15 found at "C:\Users\xxxxx\.windows-build-tools\python27\python.exe"
gyp info find VS using VS2017 (15.9.28307.1216) found at:
... 省略输出
gyp info spawn args '-Dmodule_root_dir=G:\\node_ffi_napi_demo\\node_modules\\ref-napi',
gyp info spawn args '-Dnode_engine=v8',
gyp info spawn args '--depth=.',
gyp info spawn args '--no-parallel',
gyp info spawn args '--generator-output',
gyp info spawn args 'G:\\node_ffi_napi_demo\\node_modules\\ref-napi\\build',
gyp info spawn args '-Goutput_dir=.'
gyp info spawn args ]
gyp info ok
在执行编译命令：node-gyp build
node-gyp build
# 以下是输出内容
gyp info it worked if it ends with ok
gyp info using [email protected]
gyp info using [email protected] | win32 | x64
gyp info spawn C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\BuildTools\MSBuild\15.0\Bin\MSBuild.exe
gyp info spawn args [
gyp info spawn args 'build/binding.sln',
gyp info spawn args '/clp:Verbosity=minimal',
gyp info spawn args '/nologo',
gyp info spawn args '/p:Configuration=Release;Platform=x64'
gyp info spawn args ]
在此解决方案中一次生成一个项目。若要启用并行生成，请添加“/m”开关。
nothing.c
win_delay_load_hook.cc
nothing.vcxproj -> G:\node_ffi_napi_demo\node_modules\ref-napi\build\Release\\nothing.lib
binding.cc
win_delay_load_hook.cc
正在创建库 G:\node_ffi_napi_demo\node_modules\ref-napi\build\Release\binding.lib 和对象 G:\node_ffi_napi_demo\node_modules\ref-napi\build\Release\binding.exp
正在生成代码
All 571 functions were compiled because no usable IPDB/IOBJ from previous compilation was found.
已完成代码的生成
binding.vcxproj -> G:\node_ffi_napi_demo\node_modules\ref-napi\build\Release\\binding.node
gyp info ok
安装 ref-array-napi 和 ref-struct-napi ，因为它们只是纯JS包，并没有本地 C代码，所以无需 node-gyp 编译
npm i -S ref-array-napi ref-struct-napi
3. 使用ffi-napi 调用Dll
将前面生成的 DLL文件拷贝到NodeJS项目根目录下，然后新建一个 index.js 作为nodejs 程序入口：
index.js
const ffi = require('ffi-napi')
var ref = require('ref-napi')
var ArrayType = require('ref-array-napi')
const path = require('path')
// 映射到C语言 int数组类型
var IntArray = ArrayType(ref.types.int)
// 加载 DLL文件,无需写扩展名,将DLL中的函数映射成JS方法
const MyDellDemo = new ffi.Library(path.resolve('MYDLLDEMO'), {
// 方法名必须与C函数名一致
add: [
'int', // 对应 C函数返回类型
['int', 'int'] // C函数参数列表
],
// 使用 ffi中内置类型的简写类型
addPtr: ['void', ['int', 'int', 'int*']],
// IntArray 是上面通过 ArrayType 构建出来的类型
initArray: ['void', [IntArray, 'int']]
})
// 调用add 方法
const result = MyDellDemo.add(1, 2)
console.log(`add method result of 1 + 2 is: ` + result)
// 调用addPtr 方法
// 使用Buffer类在C代码和JS代码之间实现了内存共享，让Buffer成为了C语言当中的指针。
// C函数使用指针操作函数外部的内存，所以首先需要 分配一个int类型的内存空间 第一个参数为 C语言数据类型，第二个参数为 默认值
var intBuf = ref.alloc(ref.types.int, 100)
console.log('addPtr 调用前数据>>', ref.deref(intBuf)) //获取指向的内容
MyDellDemo.addPtr(2, 2, intBuf) // 调用函数，传递指针
console.log('addPtr 调用后数据>>', ref.deref(intBuf))
// 调用initArray 方法
// IntArray 是前面使用ref-napi 和 ref-array-napi 库创建的数据类型,数组的长度为 8
// 这里一定要分配内存空间，否则 函数内的指针无法操作内存
let myArray = new IntArray(8)
MyDellDemo.initArray(myArray, 8)
console.log('初始化数组执行结果:')
for (var i = 0; i < myArray.length; i++) {
console.log(myArray[i])
}
要点：
- Js方法名一定要与DLL中的 方法名一致
- C语言数据类型是通过 ref-napi 库来映射的，详细映射可以查看以下文档：
- 官方文档1 官方文档2 官方文档3
- 参考资料: node-ffi使用指南 Node.js 调用C++库
package.json 加入启动脚本
{
"name": "node_ffi_napi_demo",
"version": "1.0.0",
"description": "",
"main": "index.js",
"scripts": {
"start": "node index.js"
},
"keywords": [],
"author": "",
"license": "ISC",
"dependencies": {
"ffi-napi": "^3.0.1",
"ref-array-napi": "^1.2.1",
"ref-napi": "^2.0.3",
"ref-struct-napi": "^1.1.1"
}
}
启动程序执行：
npm start
# 下面是输出
> [email protected] start G:\node_ffi_napi_demo
> node index.js
add method result of 1 + 2 is: 3
addPtr 调用前数据>> 100
addPtr 调用后数据>> 4
初始化数组执行结果:
100
101
102
103
104
105
106
107
4. 在 Electron 9.x 中使用
以上代码在 NodeJS v12.17.0 （x64） 环境下能够执行成功。下面尝试在 Electron9.1.0 中能够执行成功
4.1 安装Electron 9
npm i [email protected] -D
Electron9 被安装到了 node_modules目录中了，node 提供了 npx命令来方便执行 node_modules下的可执行脚本，稍后在 package.json中添加启动脚本。
4.2 编写main.js 来启动 Electron
main.js
const { app, BrowserWindow } = require('electron')
app.on('ready', function createWindow() {
// 创建窗口
let win = new BrowserWindow({
width: 800,
height: 600,
webPreferences: {
nodeIntegration: true // Node 中的API可以在渲染进程中使用
}
})
// 渲染进程中的web页面可以加载本地文件
win.loadFile('index.html')
// 记得在页面被关闭后清除该变量，防止内存泄漏
win.on('closed', function () {
win = null
})
})
// 页面全部关闭后关闭主进程，这里在不同平台可能有不同的处理方式，这里不深入研究
app.on('window-all-closed', () => {
app.quit()
})
前面写的 index.js 将会被引入到 index.html中, index.html文件：
Document
请点击菜单，打开开发者工具，查看控制台输出
在package.json中添加启动脚本
"scripts": {
"start": "node index.js",
"electron": "npx electron main.js"
},
上面添加了一个名称为 electron的启动脚本，使用 npx命令启动 node_modules 中的 electron.exe, 并指定 main.js 作为入口文件
view > Toggle Developer Tools 可以打开开发者工具，Dll调用的结果在控制台上输出。
5. 在Vue Electron builder 项目中调用DLL
在实际的 Vue Electron项目中调用 Dll 的时候，会遇到一些问题，通过配置可以解决这些问题。我在实际使用的过程中，刚开始遇到了很多问题，一度以为 NodeJS 12.X 和 Electron 9.x 与 ffi-napi 不兼容。有了前面的实验，可以可定的是不存在兼容性问题，通过在 vue.config.js文件中配置，这些问题都可以解决。
5.1 安装@vue/cli
npm i -g @vue/[email protected]
cd g:
vue create electron_vue_ffi_demo
# 选择默认选项
Vue CLI v4.4.6
? Please pick a preset:
.preset (node-sass, babel, router, eslint)
element (node-sass, babel, router, eslint)
> default (babel, eslint)
Manually select features
# 等待安装
5.2 安装 electron-builder 插件
cd electron_vue_ffi_demo
vue add electron-builder
# 我在写这篇文章的时候，electron-builder 只提示到 Electron 9.0.0 版本，先选择这个版本，然后重新安装 9.1.0
^7.0.0
^8.0.0
> ^9.0.0
我们的目标是实验 Electron 9.1.0 ，所以先卸载 9.0.0，然后再安装 9.1.0
npm uninstall electron
npm i [email protected] -D
5.3 安装ffi-napi，ref-napi ，ref-array-napi，ref-struct-napi 依赖
这里使用一条命令进行安装
npm i ffi-napi ref-napi ref-array-napi ref-struct-napi -S
ffi-napi 会自动调用windows编译工具进行编译，但是 ref-napi 不会，还需要手动执行 node-gyp 命令进行编译
cd node_modules\ref-napi\
node-gyp configure
node-gyp build
cd g:\electron_vue_ffi_demo
5.4 去掉 electron-devtools-installer 的安装
项目 package.json文件中已经添加了启动脚本：
"scripts": {
"serve": "vue-cli-service serve",
"build": "vue-cli-service build",
"lint": "vue-cli-service lint",
"electron:build": "vue-cli-service electron:build",
"electron:serve": "vue-cli-service electron:serve",
"postinstall": "electron-builder install-app-deps",
"postuninstall": "electron-builder install-app-deps"
}
使用命令 npm run electron:serve 来启动 Electron窗口，发现启动非常慢,最后输出：
Failed to fetch extension, trying 4 more times
Failed to fetch extension, trying 3 more times
Failed to fetch extension, trying 2 more times
Failed to fetch extension, trying 1 more times
这是因为 默认添加的 background.js 文件中，做了 electron-devtools-installer 插件安装，因为网络原因我们无法在google应用商店下载到插件，所以这里直接在代码中去掉这部分的安装。
在 background.js 中注释掉：
import installExtension, { VUEJS_DEVTOOLS } from 'electron-devtools-installer'
将 app.on方法中的if 语句块注释掉
app.on('ready', async () => {
// if (isDevelopment && !process.env.IS_TEST) {
// // Install Vue Devtools
// try {
// await installExtension(VUEJS_DEVTOOLS)
// } catch (e) {
// console.error('Vue Devtools failed to install:', e.toString())
// }
// }
createWindow()
})
再次执行 npm run electron:serve 发现很快启动
5.5 允许渲染进程集成NodeJS
background.js 代码中默认nodeIntegration 是为false，通过查看 vue-cli-plugin-electron-builder 插件文档 得知，可以通过在 vue.config.js 配置文件中进行配置：
module.exports = {
pluginOptions: {
electronBuilder: {
nodeIntegration: true
}
}
}
5.6 DLL文件
将上面的DLL文件拷贝到项目中。首先在 项目根目录下创建一个 resources文件，这个文件中把 DLL文件作为资源文件放入到项目中。 这里我将DLL编译出了32位和64 位两个文件，都放到了resources目录中。实际运行的时候，可以根据Nodes 是 32位还是 64 位来加载对应的DLL文件。
5.7 编写MyDLL JS模块
在 src 目录下编写 MyDll.js 文件，在这个文件中 加载 DLL文件，并导出为JS 对象方法。
src/MyDll.js 。 这里直接拿上个项目中的 index.js 稍作改动，添加了 32 ，64 架构判断,并将DLL调用用JS进行了封装后导出
const ffi = require('ffi-napi')
var ref = require('ref-napi')
var ArrayType = require('ref-array-napi')
const path = require('path')
let { arch } = process // x64
//默认加载 32位 DLL
let dllFilePath = path.resolve('resources/MYDLLDEMO_x32')
if (arch === 'x64') {
dllFilePath = path.resolve('resources/MYDLLDEMO_x64')
}
// 映射到C语言 int数组类型,并导出
const IntArray = ArrayType(ref.types.int)
// 加载 DLL文件,无需写扩展名,将DLL中的函数映射成JS方法
// 导出为JS方法
const MyDellDemo = new ffi.Library(dllFilePath, {
// 方法名必须与C函数名一致
add: [
'int', // 对应 C函数返回类型
['int', 'int'] // C函数参数列表
],
addPtr: ['void', ['int', 'int', 'int*']],
initArray: ['void', [IntArray, 'int']]
})
module.exports = {
add(x, y) {
return MyDellDemo.add(x, y)
},
addPtr(x, y) {
var intBuf = ref.alloc(ref.types.int, 100)
MyDellDemo.addPtr(x, y, intBuf)
return ref.deref(intBuf)
},
initArray(len) {
let myArray = new IntArray(len)
MyDellDemo.initArray(myArray, len)
let result = []
for (var i = 0; i < len; i++) {
result.push(myArray[i])
}
return result
}
}
5.8 尝试在主进程中调用
在 background.js 文件中，加载 MyDLL 模块并调用它. 在文件末尾处加入代码：
import { add, addPtr, initArray } from './MyDll'
// 调用add 方法
const result = add(1, 2)
console.log(`add method result of 1 + 2 is: ` + result)
// 调用addPtr
console.log('addPtr 调用后数据>>', addPtr(2, 2)) // 调用函数，传递指针
// 调用initArray 方法
let myArray = initArray(4)
console.log('初始化数组执行结果:')
for (var i = 0; i < myArray.length; i++) {
console.log(myArray[i])
}
启动 npm run electron:serve, 发现报告错误：
App threw an error during load
Error: No native build was found for platform=win32 arch=x64 runtime=electron abi=80 uv=1 libc=glibc
at Function.load.path (webpack:///./node_modules/node-gyp-build/index.js?:56:9)
at load (webpack:///./node_modules/node-gyp-build/index.js?:21:30)
at eval (webpack:///./node_modules/ref-napi/lib/ref.js?:8:111)
at Object../node_modules/ref-napi/lib/ref.js (G:\electron_vue_ffi_demo\dist_electron\index.js:1764:1)
at __webpack_require__ (G:\electron_vue_ffi_demo\dist_electron\index.js:20:30)
at eval (webpack:///./node_modules/ffi-napi/lib/ffi.js?:7:13)
at Object../node_modules/ffi-napi/lib/ffi.js (G:\electron_vue_ffi_demo\dist_electron\index.js:635:1)
at __webpack_require__ (G:\electron_vue_ffi_demo\dist_electron\index.js:20:30)
at eval (webpack:///./src/MyDll.js?:1:13)
at Object../src/MyDll.js (G:\electron_vue_ffi_demo\dist_electron\index.js:2080:1)
发现是因为 找不到本地编译模块导致。查询 vue-cli-plugin-electron-builder 插件文档 ，https://nklayman.github.io/vue-cli-plugin-electron-builder/guide/guide.html#table-of-contents, 发现这样一句话：
上文中说要将 本地的包配置到 webpack的 externals（外部扩展）中指定。引用 webpack官方文档中的话：
防止将某些
import的包(package)打包到 bundle 中，而是在运行时(runtime)再去从外部获取这些扩展依赖(external dependencies)。
所以在 vue.config.js文件中做如下配置：
module.exports = {
pluginOptions: {
electronBuilder: {
nodeIntegration: true,
//因为这两个模块中包含原生 C代码，所以要在运行的时候再获取，而不是被webpack打包到bundle中
externals: ['ffi-napi', 'ref-napi']
}
}
}
再次执行后，发现控制台输出正常：
INFO Launching Electron...
add method result of 1 + 2 is: 3
addPtr 调用后数据>> 4
初始化数组执行结果:
100
101
102
103
5.9 在渲染进程中使用
App.vue
{{ addResult }}
{{ addPtrResult }}
{{ initArrayResult }}
现在执行正常。
5.10 打包
执行打包脚本：
npm run electron:build
执行exe文件后：
这个问题是因为找不到DLL文件。原因是 打包的时候，没有将项目中的dll文件拷贝到最终生成的dist_electron\win-unpacked 文件夹中。这同样需要在 vue.config.js 文件中做配置：
module.exports = {
pluginOptions: {
electronBuilder: {
nodeIntegration: true,
//因为这两个模块中包含原生 C代码，所以要在运行的时候再获取，而不是被webpack打包到bundle中
externals: ['ffi-napi', 'ref-napi'],
builderOptions: {
extraResources: {
// 拷贝静态文件到指定位置,否则打包之后出现找不到资源的问题.将整个resources目录拷贝到 发布的根目录下
from: 'resources/',
to: './'
}
}
}
}
}
再次打包后. 在 win-unpacked\resources 中就能找到 dll文件了
