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关于javascript:Nodejs使用ffinapirefarraynapirefstructnapi调用动态库

jiezi

0x01 概述

应用 electron 开进行桌面程序的开发，仿佛成了 WEB 前端开发人员转桌面程序开发的首选。近期有一些应用在 electron 中应用加密锁的需要，学习了一下在 Node.js 中通过 ffi-napi 模块调用动态链接库，把几款加密锁产品的动静库应用 javascript 封装了一下，实现了 electron 中应用加密锁性能。

开发过程中遇到了一些问题，踩了一些坑，这里总结记录一下。这里应用接口函数参数类型比较复杂的 ROCKEY-ARM 的动态链接库来进行开发。

NOTE: javascript 封装的 ROCKEY-ARM 接口模块源码，我曾经分享进去，如果只是须要 electron 或者 Node.js 工程中应用 ROCKEY-ARM 的网友，能够间接应用。

# 克隆
$ git clone https://github.com/youngbug/js-rockeyarm.git

0x02 筹备

首先须要在 node.js 我的项目中装置调用动态链接库时须要依赖的模块 ffi-napi,ref-napi,ref-array-napi,ref-struct-napi。

npm install ffi-napi
npm install ref-napi
npm install ref-array-napi
npm install struct-napi

上面大略介绍一下这几个模块的用处：

  • ffi-napi: 在 javascript 中调用动态链接库（.dll/.so），在 Node.js 中应用这个模块能够不写任何 C /C++ 代码来创立一个对本地库的绑定。
  • ref-napi: 这个模块定义了很多 C /C++ 的常见数据类型，能够在申明和调用动静库的时候间接应用。
  • ref-array-napi: 这个模块在 Node.js 中提供了一个数组的实现，在申明和调用函数中，所有的指针都能够申明成一个 uchar 数组。
  • ref-struct-napi: 这个模块在 Node.js 中提供了一个构造体类型的实现。ROCKEY-ARM 的函数很多参数都是构造体指针，如果申明称 uchar 的数组，那么传出的数据都是 uchar 数组，解析的时候不不便，须要本人拼接，除了麻烦，还要思考字节序的问题。如果应用构造体，并定义一个构造体数组来作为指针传入，函数返回的构造体参数，就能够间接用构造体进行解析，会比拟不便。

0x03 申明函数接口

ffi-napi 反对 Windows，Linux 零碎，所以.dll 和.so 都能够反对，在不同的操作系统上来加载不同的动静库文件就能够了。加载动静库的办法如下:

import {Library as ffi_Library} from 'ffi-napi'

libRockey = new ffi_Library('d:/rockey/x64/Dongle_d.dll',rockeyInterface)

Library() 第一个参数是.dll 的门路，Linux 零碎是.so 的门路。第二个参数 rockeyInterface 是动静库导出函数的申明，ROCKEY-ARM 的导出函数比拟多，我独自拿进去定义。具体上面会讲到。

1 申明几个简略函数

首先从 ROCKEY-ARM 中找几个参数简略的函数来申明一下。

typedef void * DONGLE_HANDLE;

DWORD WINAPI Dongle_Open(DONGLE_HANDLE * phDongle, int nIndex);

DWORD WINAPI Dongle_ResetState(DONGLE_HANDLE hDongle);

DWORD WINAPI Dongle_Close(DONGLE_HANDLE hDongle);

DWORD WINAPI Dongle_GenRandom(DONGLE_HANDLE hDongle, int nLen, BYTE * pRandom);

首先看一下下面几个接口用到的数据类型有:DONGLE_HANDLE,DWORD,DONGLE_HANDLE,int,BYTE 这几种。
再看下 ffi-napi 反对的 ref-napi 反对的数据类型有以下类型：

void,int64,ushort,int,uint64,float,uint,long,
double,int8,ulong,Object,uint8,longlong,CString,
int16,char,byte,int32,uchar,size_t,uint32,short

参数这里应该用长度统一的数据类型，能够有以下匹配。

C 类型 长度 ref-npai 类型 阐明
DONGLE_HANDLE 4,8 uint C 的定义是 void*，是一个指针长度是 4 / 8 字节，用 uint
DONGLE_HANDLE* 4,8 ptrHandle 定义一个指向 DONGLE_HANDLE 的指针，用 uint 应该也是能够，但我没测试
int 4 int
BYTE* 4,8 prtByte 定义一个指向 uchar 的指针，用 uint 应该也是能够，但我没测试

申明的写法如下：

 const rockeyInterface = {'Dongle_Open' :             ['int', [ptrHandle, 'int']],
    'Dongle_ResetState' :       ['int', [ryHandle]],
    'Dongle_Close':             ['int', [ryHandle]],
    'Dongle_GenRandom' :        ['int', [ryHandle, 'int', ptrByte]]
 }

一个 json，key 是动静库导出函数名，比方 ’Dongle_Open’，value 是个列表，第一个元素是返回值，第二个元素是参数。其中参数还是个列表。这个 ref-napi 中有适宜类型的，间接写称具体类型即可，比方返回值 DWORD 和传入的长度 int，我这里都用 ’int’。其余的参数我额定定义了句柄 ryHandle、句柄的指针 ptrHandle、字节的指针 ptrByte。其中 ryHandle，ptrryHandle，ptrByte 的定义如下：

const refArray = require('ref-array-napi')

var ryHandle = refArray(ref.types.uint)
var ptrHandle = refArray(ryHandle)
var ptrByte = refArray(ref.types.uchar)

2 void* 类型参数

DONGLE_HANDLE 实质是 void * 类型, void* 类型最开始的时候妄图定义一个 void 的数组，而后用 void 数组来示意 void，而后发现报断言谬误，数组不反对 void 类型。所以就间接用无符号数来示意 void 指针，在 64 位零碎是 8 字节，32 位零碎是 4 字节，应用 uint 类型就能够了。DONGLE_HANDLE。

3 构造体数组类型参数

在 ROCKEY-ARM 的函数中也有很多带参数的接口，比方：

typedef struct {
    unsigned int  bits;                   
    unsigned int  modulus;                  
    unsigned char exponent[256];     

} RSA_PUBLIC_KEY;

typedef struct {
    unsigned int  bits;                   
    unsigned int  modulus;                
    unsigned char publicExponent[256];    
    unsigned char exponent[256];          

} RSA_PRIVATE_KEY;

typedef struct
{
    unsigned short  m_Ver;               
    unsigned short  m_Type;              
    unsigned char   m_BirthDay[8];       
    unsigned long   m_Agent;             
    unsigned long   m_PID;               
    unsigned long   m_UserID;            
    unsigned char   m_HID[8];            
    unsigned long   m_IsMother;          
  unsigned long   m_DevType;        

} DONGLE_INFO;

DWORD WINAPI Dongle_Enum(DONGLE_INFO * pDongleInfo, int * pCount);

DWORD WINAPI Dongle_RsaGenPubPriKey(DONGLE_HANDLE hDongle, WORD wPriFileID, RSA_PUBLIC_KEY * pPubBakup, RSA_PRIVATE_KEY * pPriBakup);

拿以上两个函数接口举例，Dongle_Enum 中的第一个参数是一个指向 DONGLE_INFO 构造体的指针，运行后返回设施信息的列表，应用 ROCKEY-ARM 的时候须要通过枚举函数取得设施信息列表，而后比拟产品 ID 或者硬件 ID 决定关上哪一个设施。为了不便从枚举函数返回的设施信息中不便的解析出产品 ID 或者硬件 ID 等信息，须要把 DONGLE_INFO pDongleInfo 这个参数申明成一个构造体数组。Dongle_RsaGenPubPriKey() 函数中有 RSA_PUBLIC_KEY,RSA_PRIVATE_KEIY* 两个构造体指针参数，因为在这里个别用户并不需要解析 RSA 密钥中的 n,d,e 等重量，能够间接做作为一个字节数组，间接申明成下面的 ptrByte 类型即可。所以在申明如下：

const ref = require('ref-napi')
const refArray = require('ref-array-napi')
const StructType = require ('ref-struct-napi')

var dongleInfo = StructType({
    m_VerL:     ref.types.uchar,
    m_VerR:     ref.types.uchar,
    m_Type:     ref.types.ushort,
    m_BirthdayL:ref.types.uint32,
    m_BirthdayR:ref.types.uint32,
    m_Agent:    ref.types.uint32,
    m_PID:      ref.types.uint32,
    m_UserID:   ref.types.uint32,
    m_HIDL:     ref.types.uint32,
    m_HIDR:     ref.types.uint32,
    m_IsMother: ref.types.uint32,
    m_DevType:  ref.types.uint32
})

var ptrInt = refArray(ref.types.int)
var ryHandle = refArray(ref.types.uint)
var ptrHandle = refArray(ryHandle) 
var ptrDongleInfo = refArray(dongleInfo)
var ptrByte = refArray(ref.types.uchar)

const rockeyInterface = {'Dongle_Enum' :             ['int', [ptrDongleInfo, ptrInt]],
  'Dongle_RsaGenPubPriKey' :  ['int', [ryHandle, 'ushort', ptrByte, ptrByte]]
}

0x04 调用申明的函数

调用 ffi-napi 申明的函数，次要是给本人定义的数据类型赋初值以及取得自定义参数的返回值。上面别离阐明。

1 int*

这里的 int*，是让函数返回设施的数量，或者传入输出数据的长度或者传出输入数据的长度，所以只有定义一个长度为 1 的 int 数组即可，如下：

 var piCount = new ptrInt(1) //
 piCount[0] = 0

给传入的数据赋值，只有给下标为 0 的元素赋值即可。

2 DONGLE_INFO*

这个参数是枚举函数传出枚举到设施信息的列表，枚举到多少设施，就传出多少个 DONGLE_INFO，所以须要传入足够数量的的 DONGLE_INFO，如下：

libRockey.Dongle_Enum(null, piCount)// 取得设施的数量
var DongleList = new ptrDongleInfo(piCount[0])
libRockey.Dongle_Enum(DongleList, piCount)
console.log(DongleList[0].m_PID) // 输入枚举到的第一个设施的 PID

3 BYTE*

这个参数个别是作为传入传出数据的缓冲区的，所以创立数组的时候，须要创立足够长的空间，如下：

var buffer = new ptrByte(len)

0x05 踩坑总结

开发的过程中，踩到一些坑耽搁了不少工夫，这里总结一下。

ROCKEY-ARM 的构造体是按字节对齐的，ref-struct-napi 没有找到设置字节对齐的办法。过后申明的构造体如下：

var dongleInfo = StructType({
    m_VerL:     ref.types.uchar,
    m_VerR:     ref.types.uchar,
    m_Type:     ref.types.ushort,
    m_Birthday: ref.types.uint64,
    m_Agent:    ref.types.uint32,
    m_PID:      ref.types.uint32,
    m_UserID:   ref.types.uint32,
    m_HID:      ref.types.uint64,
    m_IsMother: ref.types.uint32,
    m_DevType:  ref.types.uint32
})

测试的时候会发现定义的构造体和 ROCKEY-ARM 定义的构造体对齐形式不一样，于是把 m_Birthday 和 m_HID 两个成员从 ref.types.uint64，拆分成左右两个 uint32，这样就能够让构造体对齐形式和 ROCKEY-ARM 的统一。应用 m_Birthday 和 m_HID 的时候，须要讲左右两个 uint32 拼接一些，略微麻烦一点，然而在没找到配置 StructType 对齐方的状况，保障后果正确，还是能够承受的。

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