NodeJS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 <node.h>
#include <v8.h>
using namespace v8;
void Test(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args) {
Isolate* isolate = args.GetIsolate();
// 声明变量
Local<Number> retval = v8::Number::New(isolate, 1000);
}
void init(Local <Object> exports, Local<Object> module) {
NODE_SET_METHOD(exports, "getTestValue", Test);
}
NODE_MODULE(returnValue, init)
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<Value> 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 <node.h>
#include <v8.h>
using namespace v8;
void MyFunction(const v8::FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
Isolate* isolate = args.GetIsolate();
args.GetReturnValue().Set(String::NewFromUtf8(isolate, "Hello World!"));
}
void Test(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args) {
Isolate* isolate = args.GetIsolate();
// Number 类型的声明
Local<Number> retval = v8::Number::New(isolate, 1000);
// String 类型的声明
Local<String> str = v8::String::NewFromUtf8(isolate, "Hello World!");
// Object 类型的声明
Local<Object> obj = v8::Object::New(isolate);
// 对象的赋值
obj->Set(v8::String::NewFromUtf8(isolate, "arg1"), str);
obj->Set(v8::String::NewFromUtf8(isolate, "arg2"), retval);
// Function 类型的声明并赋值
Local<FunctionTemplate> tpl = v8::FunctionTemplate::New(isolate, MyFunction);
Local<Function> fn = tpl->GetFunction();
// 函数名字
fn->SetName(String::NewFromUtf8(isolate, "theFunction"));
obj->Set(v8::String::NewFromUtf8(isolate, "arg3"), fn);
// Boolean 类型的声明
Local<Boolean> flag = Boolean::New(isolate, true);
obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg4"), flag);
// Array 类型的声明
Local<Array> arr = Array::New(isolate);
// Array 赋值
arr->Set(0, Number::New(isolate, 1));
arr->Set(1, Number::New(isolate, 10));
arr->Set(2, Number::New(isolate, 100));
arr->Set(3, Number::New(isolate, 1000));
obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg5"), arr);
// Undefined 类型的声明
Local<Value> und = Undefined(isolate);
obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg6"), und);
// null 类型的声明
Local<Value> null = Null(isolate);
obj->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "arg7"), null);
/
/ 返回给 JavaScript 调⽤时的返回值
args.GetReturnValue().Set(obj);
}
void init(Local <Object> exports, Local<Object> module) {
NODE_SET_METHOD(exports, "getTestValue", Test);
}
NODE_MODULE(returnValue, init)
所有的 addon 都需要⼀个初始化的函数，如下⾯的代码：
void Initialize(Local<Object> exports);
NODE_MODULE(module_name, Initialize)
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。
// de 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/de');
console.TestValue());
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 <node.h>
#include <v8.h>
#include <iostream>
using namespace v8;
using namespace std;
void GetArgument(const FunctionCallbackInfo<Value>& 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<Number> value1 = Local<Number>::Cast(args[0]);
Local<Number> value2 = Local<Number>::Cast(args[1]);
double value = value1->NumberValue() + value2->NumberValue();
// js String 类型转换成 v8 String 类型
Local<String> str = Local<String>::Cast(args[2]);
String::Utf8Value utfValue(str);
cout<<string(*utfValue)<<endl;
// js Array 类型转换成 v8 Array 类型
Local<Array> input_array = Local<Array>::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<Object> obj = Local<Object>::Cast(args[4]);
// 根据 key 获取对象中的值
Local<Value> a = obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "a"));
Local<Value> b = obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "b"));
// js Array 类型转换成 v8 Array 类型
Local<Array> c = Local<Array>::Cast(obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "c")));
cout<<a->NumberValue()<<" "<<b->NumberValue()<<endl;
printf("%d, %f %f\n", c->Length(), c->Get(0)->NumberValue(), c->Get(1)->NumberValue());
// js String 类型转换成 v8 String 类型
Local<String> cString = Local<String>::Cast(c->Get(2));
String::Utf8Value utfValueD(cString);
cout<<string(*utfValueD)<<endl;
// 根据 key 获取对象中的值
Local<Object> d = Local<Object>::Cast(obj->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "d")));
Local<String> dString1 = Local<String>::Cast(d->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "m")));
String::Utf8Value utfValued1(dString1);
cout<<string(*utfValued1)<<endl;
// 根据 key 获取对象中的值
Local<String> dString2 = Local<String>::Cast(d->Get(String::NewFromUtf8(isolate, "n")));
String::Utf8Value utfValued2(dString2);
cout<<string(*utfValued2)<<endl;
// js Booelan 类型转换成 v8 Boolean 类型
Local<Boolean> FlagTrue = Local<Boolean>::Cast(args[5]);
cout<<"Flag: "<<FlagTrue->BooleanValue()<<endl;
// js Function 类型转换成 v8 Function 类型
Local<Function> cb = Local<Function>::Cast(args[8]);
const unsigned argc = 2;
Local<Value> argv[2];
argv[0] = a;
argv[1] = b;
cb->Call(Null(isolate), argc, argv);
args.GetReturnValue().Set(value);
}
void Init(Local <Object> exports, Local <Object> module) {
NODE_SET_METHOD(module, "exports", GetArgument);
js arguments}
NODE_MODULE(argumentss, Init)
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<v8::Primitive> Nan::Undefined()
v8::Local<v8::Primitive> Nan::Null()
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