Использование модулей C++ в Node.js

Node.js внешний интерфейс C++ V8
Использование модулей C++ в Node.js

правильноJavaScriptДля программистов,Node.jsДействительно наш предпочтительный язык для серверной разработки.Node.jsПреимущества производительностиGoogleизV8引擎, используя неблокирующийI / O模型, полагаясь на управление событиями. Но когда дело доходит до сценариев с интенсивными вычислениями,Node.jsНе обязательно отличное выступление. К счастью, естьC++ Addonsмеханизм, который позволяет нам писать нативныеC++модуль и можетNode.jsзовите его.

Зачем использоватьC++модуль

  • C++Сообщество огромно, и я хотел быNode.jsиспользовать определенныйC++модуль.
  • Интенсивные вычислительные сценарии и высокие требования к производительности.

Например:Fabonacci

Последовательность Фибоначчи обычно решается рекурсивным способом.Здесь, чтобы отразитьNode.jsвызыватьC++Преимущество модуля, мы не вFabonacciмеханизм с использованием кэширования.

существуетNode.jsв, согласноFabonacciОпределение, мы написали следующий код,fabonacci.js:

// fabonacci.js
function fabonacciNodeJS(n) {
  if (n === 0) {
    return 0;
  }
  if (n === 1) {
    return 1;
  }
  return fabonacciNodeJS(n - 1) + fabonacciNodeJS(n - 2);
}

function TestFabonnacci(func, env, n) {
  const start = (new Date()).getTime();
  const result = func(n);
  const end = (new Date()).getTime();
  console.log(`fabonacci(${n}) run in ${env} result is ${result}, cost time is ${end - start} ms.`);
}

TestFabonnacci(fabonacciNodeJS, 'Native Node.js', 40);

Вы можете запустить эту часть программы в командной строке, и результат будет следующим:

fabonacci(40) run in Native Node.js result is 102334155, cost time is 1125 ms.

Чтобы отразить интенсивные вычислительные сценарии,Node.jsиспользуется вC++Преимущества модуля расширения, на которые я опираюсьC++ AddonsБыл написан следующий код,fabonacci.cc:

// fabonacci.cc
#include <node.h>

namespace fabonacci {

  using namespace v8;

  static inline size_t runFabonacci(size_t n) {
    if (n == 0)
    {
      return 0;
    }
    if (n == 1)
    {
      return 1;
    }
    return runFabonacci(n - 1) + runFabonacci(n - 2);
  }

  static void Fabonacci(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
    Isolate* isolate = args.GetIsolate();
    // 检查参数类型
    if (!args[0]->IsNumber())
    {
      isolate->ThrowException(Exception::Error(String::NewFromUtf8(isolate, "argument type must be Number")));
    }
    size_t n = args[0]->NumberValue();
    Local<Number> num = Number::New(isolate, runFabonacci(n));
    args.GetReturnValue().Set(num);
  }

  void init(Local<Object> exports, Local<Object> module) {
    NODE_SET_METHOD(module, "exports", Fabonacci);
  }

  NODE_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, init)

}

перед модификациейfabonacci.js, проверить вышеC++расширение:

// fabonacci.js
const fabonacciCPP = require('./build/Release/fabonacci');

function fabonacciNodeJS(n) {
  if (n === 0) {
    return 0;
  }
  if (n === 1) {
    return 1;
  }
  return fabonacciNodeJS(n - 1) + fabonacciNodeJS(n - 2);
}

function TestFabonnacci(func, env, n) {
  const start = (new Date()).getTime();
  const result = func(n);
  const end = (new Date()).getTime();
  console.log(`fabonacci(${n}) run in ${env} result is ${result}, cost time is ${end - start} ms.`);
}

TestFabonnacci(fabonacciNodeJS, 'Native Node.js', 40);
TestFabonnacci(fabonacciCPP, 'C++ Addon', 40);

Запуск вышеуказанной программы дает следующие результаты:

fabonacci(40) run in Native Node.js result is 102334155, cost time is 1120 ms.
fabonacci(40) run in C++ Addon result is 102334155, cost time is 587 ms.

Видно, что вNode.jsвызыватьC++Модуль расширения, вычисленияn = 40Число Фибоначчи почти в два раза быстрее.

отHello WorldНачинать

Теперь мы можем начать с написанияHello Worldчтобы показать, как написатьC++расширить, иNode.jsВызывается в модуле:

Ниже приводится использованиеC++ Addonsнаписанный одинHello Worldмодуль, мы можемNode.jsЭтот модуль вызывается из кода.

#include <node.h>

namespace helloWorld {

  using namespace v8;

  static void HelloWorld(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
    // isolate当前的V8执行环境，每个isolate执行环境相互独立
    Isolate* isolate = args.GetIsolate();
    // 设定返回值
    args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "Hello, World!"));
  }

  static void init(Local<Object> exports, Local<Object> module) {
    // 设定module.exports为HelloWorld函数
    NODE_SET_METHOD(module, "exports", HelloWorld);
  }
  // 所有的 Node.js 插件必须以以下形式模式的初始化函数
  NODE_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, init)

}

надC++Код эквивалентен следующемуJavaScriptКод:

module.exports.hello = () => 'world';

Сначала создайте файл с именемbinding.gypфайл следующим образом:

{
  "targets": [
    {
      "target_name": "fabonacci",
      "sources": [ "fabonacci.cc" ]
    }
  ]
}

binding.gypиспользовать аналогичныйJSONформат для описания конфигурации сборки модуля. затем используйтеnode-gypнапишите намC++Исходный код модуля скомпилирован в бинарный модуль, мы можем использоватьsudo npm install -g node-gypУстановить глобальноnode-gyp:

Выполнить в корневом каталоге проекта:

node-gyp configure
node-gyp build

После успешной компиляции и сборки исполняемый файлfabonacci.nodeбудет в корневом каталоге проекта/build/Releaseкаталог, мы можемNode.jsИмпортируйте этот модуль:

const hello = require('./build/Release/hello');
console.log(hello()); // Hello, World!

Преобразование типов данных V8 и типов данных JavaScript

Преобразование типов данных V8 в типы данных JavaScript

согласно сДокументация v8использоватьv8::Local<v8::Value>Заявленные данные будутV8изGarbage Collectorуправлять. Пишем следующееC++Пример модуля, вC++Модуль объявляет следующееV8переменная типа и экспортируется вJavaScriptМодуль использует:

#include <node.h>

namespace datas {
  using namespace v8;

  static void MyFunction(const FunctionCallbackInfo<Value> &args) {
    Isolate* isolate = args.GetIsolate();
    args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "MyFunctionReturn"));
  }

  static void Datas(const FunctionCallbackInfo<Value> &args) {
    Isolate* isolate = args.GetIsolate();

    // 声明一个V8的Object类型的变量
    Local<Object> object = Object::New(isolate);
    // 声明一个V8的Number类型的变量
    Local<Number> number = Number::New(isolate, 0);
    // 声明一个V8的String类型的变量
    Local<String> string = String::NewFromUtf8(isolate, "string");
    // 声明一个V8的Function类型的变量
    Local<FunctionTemplate> tpl = FunctionTemplate::New(isolate, MyFunction);
    Local<Function> func = tpl->GetFunction();
    // 声明一个V8的Array类型的变量
    Local<Array> array = Array::New(isolate);
    // 给array赋值
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
      array->Set(i, Number::New(isolate, i));
    }
    // 声明一个V8的Boolean类型的变量
    Local<Boolean> boolean = Boolean::New(isolate, true);
    // 声明一个V8的Undefined类型的变量
    Local<Value> undefined = Undefined(isolate);
    // 声明一个V8的Null类型的变量
    Local<Value> nu = Null(isolate);
    // 设定函数的名称
    func->SetName(String::NewFromUtf8(isolate, "MyFunction"));
    // 给对象赋值
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "number"), number);
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "string"), string);
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "function"), func);
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "array"), array);
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "boolean"), boolean);
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "undefined"), undefined);
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "null"), nu);
    args.GetReturnValue().Set(object);
  }

  static void init(Local<Object> exports, Local<Object> module) {
    NODE_SET_METHOD(module, "exports", Datas);
  }

  NODE_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, init)
}

использоватьnode-gypинструмент для создания вышеуказанных модулей, вNode.jsВ модуле представлено:

const datas = require('./build/Release/datas');
console.log(datas());

результат операции:

Преобразование типов данных JavaScript в типы данных V8

Например, мы передаем параметрNumberтип данныхJavaScriptпеременная, вы можете использоватьv8::Number::Castметод будетJavaScriptПреобразовать тип данных вV8Типы данных, мы создали следующие модулиfactory.cc, пример фабричного шаблона для создания объекта:

#include <node.h>

namespace factory {
  using namespace v8;

  static void Factory(const FunctionCallbackInfo<Value> &args) {
    Isolate* isolate = args.GetIsolate();
    Local<Object> object = Object::New(isolate);

    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "name"), Local<String>::Cast(args[0])); // Cast方法实现JavaScript转换为V8数据类型
    object->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "age"), Local<Number>::Cast(args[1])); // Cast方法实现JavaScript转换为V8数据类型
    args.GetReturnValue().Set(object);
  }

  static void init(Local<Object> exports, Local<Object> module) {
    NODE_SET_METHOD(module, "exports", Factory);
  }

  NODE_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, init)
}

Вызовите указанный выше модуль:

const factory = require('./build/Release/factory');
console.log(factory('counter', 21)); // { name: 'counter', age: 21 }

о других видахCastпозвони, посмотриДокументация V8.

Категории