node源码详解 —— 在main函数之前 —— js和C++的边界，process.binding

Posted 2020-06-26 大树先生

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　　在上一篇博客（详解四）讲了 C++通过v8的Object类和FunctionTemplate类，创建对象、方法，设置属性、原型方法等，提供给运行时的 js代码调用。

　　那么这些C++实现的process对象、TCP类是否都在程序启动的时候就创建到 js的执行环境（context）呢？

　　不全是。process对象是（见5.2节），但 TCP类等C++内建模块不是（见5.3节）。　　

5.1 在main函数启动之前 —— C++内建模块的注册

　　看一下C++内建模块的实现方法：

图5-1-1

　　我们看到最后一行的NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_BUILTIN，通过这个方式来导出一个C++内建模块，这行代码实现了什么？

5.1.1 NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_BUILTIN 宏

　　看下这个宏的实现，在src/node.h文件：

图5-1-2

5.1.2 NODE_C_CTOR宏与__attribute__((constructor))声明 —— 在main函数前注册

　　看到NODE_C_CTOR这个宏的作用时给传进来的函数加上这么一个声明，这是gcc的一个函数属性声明。

　　来自gcc文档的说明：（地址：https://gcc.gnu.org/onlnedocs/gcc/Common-Function-Attributes.html#Common-Function-Attributes）

　　　　［ The constructor attribute causes the function to be called automatically before execution enters main (). ］

　　　  ［笔者译：constructor属性导致该函数在程序进入main函数之前被执行］　　

　　注：上面的 “.CRT$XCU”是微软的编译器实现类似功能的方法。

5.1.3 node_module_register函数 与 node::node_module结构体的链表modlist_builtin

　　通过图5-1-2，可以知道通过NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_BUILTIN( tcp_wrap, TCPWrap::Initialize )宏去注册一个C++内建模块时，过程如下：

　　1. 把 tcp_wrap（modname）和 Initilize函数（regfunc）封装成一个node_module类型的结构体 _module

　　2. 调用node_module_register(&_module) 函数进行注册。

图5-1-3

　　可以看到这个函数把传进来的m插入到内建模块的链表modlist_builtin。

 

5.1.4 总结

　　通过5.1节，我们知道tcp_wrap.cc里面实现的C++内建模块，在main函数启动之前把该内建模块的初始化函数 TCPWrap::Initialize()保存到一个全局的静态链表modlist_builtin。

　　那么这些内建模块的Initialize()什么时候执行呢？里面可是创建了TCP类对应的FunctionTemplate呢，在创建对应的FunctionTemplate对象之前，V8的context里头，js代码还是没得直接使用new TCP()呢。

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5.2 process.binding —— C++内建模块的初始化与缓存

　　既然C++内建模块只是保存初始化函数到链表，而不真正创建一个js可以使用的函数对象（TCP类）到v8的上下文（context），那么初始化这个步骤明显要交给 js代码来控制了。

　　通过process.binding(\'tcp_wrap\') 来引入C++内建模块创建的对象，如果第一次binding这个内建模块，那么就会调用Initialize函数。

　　那么你可能会问，C++内建模块就需要 js里面调用process.binding()来引入，那process对象也是C++提供的v8::Object类型的对象，为什么可以直接使用process.binding()呢？

　　因为内建模块并不是你js代码一定会用到的，所以通过保存TCPWrap::Initialize()的方式，等到要用到时再通过process.binding()初始化。你要一开始就执行初始化函数，也是可以创建对应的FunctionTemplate对象到v8上下文的。

　　而process这个对象在main函数启动之后、执行node.js之前就创建了，那么js代码运行的上下文（context）里面就可以直接用了。具体代码见5.3节。

　　来看一下process.binding()的过程：

　　［注：C++设置给process对象的binding方法是下面的Binding()函数］

图5-2-1

　　1. Binding()函数通过要binding的模块名，调用get_builtin_module()，从5.1.3中提到的内建模块链表modlist_buildin去获取node::node_module结构体对象

　　2. node_module对象里面的nm_context_register_func字段保存着对应的初始化函数（即5.1.3中保存的TCPWrap::Initialize），图中第2320行可以看出binding的时候执行了初始化函数。

　　3. 最后把exports当成process.binding()的返回值。exports哪里被赋值呢？注意到nm_context_register_func其实是tcp_wrap.cc里面的TCPWrap::Initialize()函数，回去图5-1-1看看这个函数，就会发现哦原来就是target。

 

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5.3 process对象的初始化

　　在3.1.2节中讲到这么一个流程：

　　　　main() -> Start() -> StartNodeInstance() -> LoadEnviroment()

　　在LoadEnvrionment()里面去执行node.js文件，并把process对象传进去。

5.3.1 process初始化（js部分）

　　在LoadEnvrionment()执行node.js文件，并传process进去的时候，process.nextTick()这些函数是在node.js里面初始化的。

5.3.1 process初始化（C++部分）

　　在main() -> Start() -> StartNodeInstance() 这里，执行LoadEnvironment()之前，先调用了CreateEnvironment()。

　　在CreateEnvironment()里面创建process对象，并且初始化C++部分的函数。看代码：

图5-3-1

　　1. 创建v8::Object process_object 在 CreateEnvironment()里面。

　　2. 给process.binding等赋值在SetupProcessObject()里面。