Nodejs C++外掛（N-API）

• 0. 環境搭建
• 1. JS中呼叫C++方法
  • 1.1 JS中呼叫原始檔的C++方法
  • 1.2 JS中呼叫動態庫的C++方法
• 2. C++中呼叫JS方法
  • 2.1. C++單執行緒呼叫JS方法
  • 2.2. C++多執行緒呼叫JS方法

N-API 作為Nodejs專案的一部分，旨在更加便捷穩定的建立Nodejs Native 外掛。這個API作為應用二進位制介面(ABI)，在Node.js的各個版本中都是穩定的，而且ABI允許一個在主要版本編譯的模組，在以後的Node.js版本上執行，而無需重新編譯。

0. 環境搭建

1. 安裝最新的npm，且Nodejs版本10.x以上
2. 工具鏈
   • Windows執行 npm install --global windows-build-tools
   • MacOS執行 xcode-select --install
   • Linux使用系統自帶的GCC即可
3. 安裝構建工具 npm install --global node-gyp
4. 初始化測試專案 npm init
5. 新增napi模組npm i node-addon-api
6. 為VSCode新增智慧提示所需標頭檔案（以Windows為例）

   • Ctrl+Shift+P -> C++ 新增 c_cpp_properties.json 檔案

   • 執行 node-gyp configure 檢視 -Dnode_root_dir

     選項列印，確認node標頭檔案目錄
     

   • c_cpp_properties.json includePath 中加入 C:\\Users\\gaobowen\\AppData\\Local\\node-gyp\\Cache\\10.16.0\\include\\node

1. JS中呼叫C++方法

1.1 JS中呼叫原始檔的C++方法

1. 編寫功能函式
   test.h、test.cc

#ifndef SAMPLE_TEST_H
#define SAMPLE_TEST_H
#include <napi.h>
#include <windows.h>
#include <sstream>
#include <thread>

Napi::Value plus(const Napi::CallbackInfo& info);

#endif
 

#include "test.h"

Napi::Value plus(const Napi::CallbackInfo& info) {
    Napi::Env env = info.Env();
    Napi::EscapableHandleScope scope(env);
    if (info.Length() < 1)
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    if (!info[0].IsNumber())
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    if (!info[1].IsNumber())
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    auto a = info[0].As<napi::number>().DoubleValue();
    auto b = info[1].As<napi::number>().DoubleValue();

    return Napi::Number::New(env, a + b);
}

2. 編寫匯出函式
   exports.cc

#include <napi.h>
#include "test.h"

Napi::Object Init(Napi::Env env, Napi::Object exports)
{
    exports.Set(Napi::String::New(env, "plus"), Napi::Function::New(env, plus));    
    return exports;
}

NODE_API_MODULE(napi_sample, Init)

3. 新增 binding.gyp 檔案

{
  "targets": [
    {
      "target_name": "napi_sample",
      "sources": [ ],
      "cflags!": [ "-fno-exceptions" ],
      "cflags_cc!": [ "-fno-exceptions" ],
      "defines": [ "NAPI_DISABLE_CPP_EXCEPTIONS" ],
      "include_dirs": [
        "<!--@(node -p \"require('node-addon-api').include\")"
      ],
      "conditions": [
        ['OS=="win"', {
          "sources": [ "sample/exports.cc", "sample/test.cc" ],
        }]
      ]
    }
  ]
}

4. 命令列執行 node-gyp rebuild 生成 ./build/Release/napi_sample.node檔案
5. 測試使用napi_sample.node外掛
   node .\test.js

let { plus } = require('./build/Release/napi_sample.node');

console.log('test export=-->', plus);
console.log('test call=>', plus(1.2, 1.3));

控制檯輸出

test export=> function () { [native code] }
test call=> 2.5

1.2 JS中呼叫動態庫的C++方法

Napi::Value call_dll(const Napi::CallbackInfo& info) {
    Napi::Env env = info.Env();
    Napi::EscapableHandleScope scope(env);
    //注，若動態庫還有其他依賴庫，請放在同一級目錄下
    auto m = LoadLibraryExA("user32.dll", NULL, LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH);
    typedef int(*MyMessageBoxA)(int, char*, char*, int);
    auto box = (MyMessageBoxA)GetProcAddress(m, "MessageBoxA");
    box(0, "js call dll function", "abc", 0);
    
    return Napi::Boolean::New(env, true);
}

控制檯輸出

test call_dll=> true

2. C++中呼叫JS方法

2.1. C++單執行緒呼叫JS方法

test.cpp

Napi::Value cpp_call_js(const Napi::CallbackInfo& info) {
    Napi::Env env = info.Env();
    Napi::EscapableHandleScope scope(env);
    if (info.Length() < 0)
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    if (!info[0].IsFunction())
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    auto jscb = info[0].As<napi::function>();

    //回撥函式入參
    napi_value a, b;
    napi_create_double(env, 1, &a);
    napi_create_double(env, 2, &b);

    napi_value argv[] = { a, b };

    //回撥函式返回值
    napi_value result;
    napi_call_function(env, env.Global(), jscb, 2, argv, &result);

    return Napi::Value(env, result);
}

test.js

let { cpp_call_js } = require('./build/Release/napi_sample.node');
(async function () {

    let c = 3;
    let js_callback = function(a, b){
        return a + b + c;
    }
    console.log('test cpp_call_js=>', cpp_call_js(js_callback));

})();

控制檯輸出

test cpp_call_js=> 6

2.2. C++多執行緒呼叫JS方法

test.cpp

Napi::ThreadSafeFunction tsfunc;
void thread_function() {
    auto threadid = std::this_thread::get_id();
    std::stringstream ss;
    ss << threadid;
    auto threadidstr = new std::string(ss.str());

    auto callback = [threadid](Napi::Env env, Napi::Function jscb, std::string* p_str) {
        jscb.Call({ Napi::String::New(env, *p_str) });
        delete p_str;
    };

    tsfunc.Acquire();
    napi_status status = tsfunc.BlockingCall(threadidstr, callback);
    if (status != napi_ok) {
        printf("tsfunc.BlockingCall error.\n");
    }
    tsfunc.Release();

}

Napi::Value cpp_thread_call_js(const Napi::CallbackInfo& info) {
    Napi::Env env = info.Env();
    Napi::EscapableHandleScope scope(env);
    if (info.Length() < 0)
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    if (!info[0].IsFunction())
        return Napi::Boolean::New(env, false);
    auto jscb = info[0].As<napi::function>();
    tsfunc = Napi::ThreadSafeFunction::New(env, jscb, "my-tsfunc", 2, 2);
    std::thread(thread_function).join();
    std::thread(thread_function).join();
    return Napi::Boolean::New(env, true);
}

test.js

let { cpp_thread_call_js } = require('./build/Release/napi_sample.node');
(async function () {

    let js_callback_async = function(id){
        console.log('thread_id',id);
    }
    console.log('test cpp_thread_call_js=>', cpp_thread_call_js(js_callback_async));

})();

控制檯輸出

test cpp_thread_call_js=> true
thread_id 6768
thread_id 12352

DEMO地址