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title: Node.js 源码分析 - 原生模块(C++模块)的注册
date: 2018-11-28 21:04:49
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此文最初于四年前发布在个人站上的,现迁移至此重发,原链接:https://laogen.site/nodejs/nodejs-src/register-builtin-modules/
《Node.js 源码分析》 系列目录页:https://laogen.site/nodejs/nodejs-src/index/创新互联是一家集网站建设,东安企业网站建设,东安品牌网站建设,网站定制,东安网站建设报价,网络营销,网络优化,东安网站推广为一体的创新建站企业,帮助传统企业提升企业形象加强企业竞争力。可充分满足这一群体相比中小企业更为丰富、高端、多元的互联网需求。同时我们时刻保持专业、时尚、前沿,时刻以成就客户成长自我,坚持不断学习、思考、沉淀、净化自己,让我们为更多的企业打造出实用型网站。
上一篇提到 RegisterBuiltinModules()
注册了原生 C++ 模块没有详细展开,这里就从这个函数展开。
/* src/node.cc:3066 */
void RegisterBuiltinModules() {
#define V(modname) _register_##modname();
NODE_BUILTIN_MODULES(V)
#undef V
}
首先定义了一个宏 V
为 _register_##modname()
, 可以看出 V
展开后是一个函数调用类似这样: _register_xx()
;
随后,RegisterBuiltinModules()
实际是宏 NODE_BUILTIN_MODULES(V)
来实现的,我们看看它的定义:
/* src/node_internals.h:147 */
#define NODE_BUILTIN_MODULES(V) \
NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V)
// ...
进一步查看 NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V)
的定义:
/* src/node_internals.h:106 */
#define NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V) \
V(async_wrap) \
V(buffer) \
V(cares_wrap) \
V(config) \
V(contextify) \
V(domain) \
V(fs) \
V(fs_event_wrap) \
V(heap_utils) \
V(http2) \
V(http_parser) \
V(inspector) \
V(js_stream) \
V(messaging) \
V(module_wrap) \
V(options) \
V(os) \
V(performance) \
V(pipe_wrap) \
V(process_wrap) \
V(serdes) \
V(signal_wrap) \
V(spawn_sync) \
V(stream_pipe) \
V(stream_wrap) \
V(string_decoder) \
V(symbols) \
V(tcp_wrap) \
V(timer_wrap) \
V(trace_events) \
V(tty_wrap) \
V(types) \
V(udp_wrap) \
V(url) \
V(util) \
V(uv) \
V(v8) \
V(worker) \
V(zlib)
这个宏定义中多次调用宏 V
,还记得这个宏吗,在上面定义的:#define V(modname) _register_##modname();
,那我们把它展开后就是:
/* src/node_internals.h:106 */
#define NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V) \
_register_async_wrap();
_register_buffer();
_register_cares_wrap();
_register_config();
_register_contextify();
_register_domain();
_register_fs();
_register_fs_event_wrap();
_register_heap_utils();
_register_http2();
_register_http_parser();
_register_inspector();
_register_js_stream();
_register_messaging();
_register_module_wrap();
_register_options();
_register_os();
_register_performance();
_register_pipe_wrap();
_register_process_wrap();
_register_serdes();
_register_signal_wrap();
_register_spawn_sync();
_register_stream_pipe();
_register_stream_wrap();
_register_string_decoder();
_register_symbols();
_register_tcp_wrap();
_register_timer_wrap();
_register_trace_events();
_register_tty_wrap();
_register_types();
_register_udp_wrap();
_register_url();
_register_util();
_register_uv();
_register_v8();
_register_worker();
_register_zlib();
最终,RegisterBuiltinModules()
展开后大概是这样的:
void RegisterBuiltinModules() {
_register_async_wrap();
_register_buffer();
// ...
_register_os();
// ...
}
经过层层的宏展开,我们看到 RegisterBuiltinModules()
的原貌,就是调用了一些全局注册函数,这样就能理解了。
接下来,我们打算看看这些注册函数是在哪里定义的。 我全局搜索了整个代码目录,也没找到这些函数中的任何一个,看来又是通过宏定义的。
那我们就挑一个原生模块的源码,来看看里面有没有上面注册函数的定义,我挑了模块名为 os
的模块,它的源码位于 src/node_os.cc
:
/* src/node_os.cc */
namespace node {
namespace os {
// ...
static void GetHostname(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetOSType(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetOSRelease(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetCPUInfo(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetFreeMemory(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetTotalMemory(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetUptime(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetLoadAvg(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetInterfaceAddresses(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetHomeDirectory(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetUserInfo(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void SetPriority(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
static void GetPriority(const FunctionCallbackInfo& args) {
// ...
}
// 这个初始化函数是每个原生模块都会定义的,它的参数也是一致的
void Initialize(Local
这个 os
模块先是定义了一些函数,代码最后一行是个宏调用,这个宏把模块名 os
和 Initialize
函数做为其参数,我们找到它的定义如下:
/* src/node_internals.h:169 */
#define NODE_BUILTIN_MODULE_CONTEXT_AWARE(modname, regfunc) \
NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_CPP(modname, regfunc, nullptr, NM_F_BUILTIN)
又是一个宏定义,继续跟下去:
/* src/node_internals.h:152*/
#define NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_CPP(modname, regfunc, priv, flags) \
static node::node_module _module = { \
NODE_MODULE_VERSION, \
flags, \
nullptr, \
__FILE__, \
nullptr, \
(node::addon_context_register_func) (regfunc), \
NODE_STRINGIFY(modname), \
priv, \
nullptr \
}; \
void _register_ ## modname() { \
node_module_register(&_module); \
}
这个宏的定义里好像看到了我们要找的代码,我们在这里就可以把 NODE_BUILTIN_MODULE_CONTEXT_AWARE(os, node::os::Initialize)
完全展开了:
// 创建一个 node_module 对象 _module
static node::node_module _module = {
NODE_MODULE_VERSION,
NM_F_BUILTIN,
nullptr,
__FILE__,
nullptr,
(node::addon_context_register_func) (node::os::Initialize),
NODE_STRINGIFY(os),
nullptr,
nullptr
};
// 定义我们要找的 _register_os() 函数
void _register_os() {
node_module_register(&_module);
}
到此,我们就明白了 RegisterBuiltinModules()
函数中调用的 _register_os()
是在哪里定义的了,随后查看了所有原生模块的代码,最后一行都是以同样的方式定义相应的 _register_xx()
。
其中 node::node_module
类型就代表一个模块的信息。
所谓注册 os
模块实际是调用了 node_module_register(node_module *)
函数完成的,我们继续来看看 node_module_register()
函数和 node::node_module
:
/* src/node.h:518*/
struct node_module {
int nm_version;
unsigned int nm_flags;
void* nm_dso_handle;
const char* nm_filename;
// 上例中 Initialize 函数被赋到 nm_register_func 里
node::addon_register_func nm_register_func;
node::addon_context_register_func nm_context_register_func;
const char* nm_modname; // 模块的名字
void* nm_priv;
struct node_module* nm_link;
};
/* src/node.cc:1094 */
extern "C" void node_module_register(void* m) {
struct node_module* mp = reinterpret_cast(m);
if (mp->nm_flags & NM_F_BUILTIN) {
// 链表操作
mp->nm_link = modlist_builtin;
modlist_builtin = mp;
} else if (mp->nm_flags & NM_F_INTERNAL) {
// 链表操作
mp->nm_link = modlist_internal;
modlist_internal = mp;
} else if (!node_is_initialized) {
// "Linked" modules are included as part of the node project.
// Like builtins they are registered *before* node::Init runs.
mp->nm_flags = NM_F_LINKED;
mp->nm_link = modlist_linked;
modlist_linked = mp;
} else {
uv_key_set(&thread_local_modpending, mp);
}
}
到这里就清晰了, 所谓原生模块的注册,实际上就是将一个类型为 node::node_module
的模块对象,添加到不同类别的全局链表中。
上述代码中用3个全局链表:modlist_builtin
modlist_internal
modlist_linked
分别保存不同类型的模块,本文我们说的是 BUILTIN
类型的,也就是第一个。
我把这几个链表的定义位置发出来:
/* src/node.cc:175 */
static node_module* modlist_builtin; // 我们现在只关注 builtin 模块
static node_module* modlist_internal;
static node_module* modlist_linked;
static node_module* modlist_addon;
这个原生模块的注册过程就写到这里,逻辑还是比较简单的,只是连续的宏定义让代码不那么直观。
原生模块加载写完后,接下来,会继续写原生模块的加载篇。
Maslow (wangfugen@126.com), laf.js 作者。
lafyun.com 开源云开发平台,前端变全栈,无需服务端。