erlang NIF部分接口实现（一）加载过程及编写框架

最新推荐文章于 2021-11-04 17:58:47 发布

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最新推荐文章于 2021-11-04 17:58:47 发布 · 877 阅读

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#运维 #数据结构与算法 #操作系统

本文介绍了erlang的NIF（Native Implemented Functions）功能，它允许使用C/C++扩展erlang虚拟机。文章详细阐述了NIF的加载过程，包括erlang模块与NIF库的关联、函数调用的替换以及NIF库的初始化。同时，讨论了NIF相对于其他扩展方式的优点，如性能提升和简单编程接口。文章通过示例代码展示了NIF的编写框架，并解析了NIF加载时的内部机制，包括dlopen加载库、nif_init函数、函数替换等步骤，以及NIF执行时的上下文环境和参数转换。

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最近在项目中频繁用到erlang的NIF接口，以扩展erlang虚拟机的功能，同时又能提供较高的性能。

NIF（native implemented functions）从R14B开始支持，其功能在于，能够使得erlang module的功能通过c/c++实现。

erlang虚拟机有很多与外部进行功能交互的方式，如通过spawn_executable类型的port调用其它程序，port_driver，nif等，它们各有适应的场合：

spawn_executable类型的port会产生一个外部进程执行命令，不会干扰到erlang虚拟机本身，但是性能较低；

port_driver遵循erlang虚拟机的port机制，功能强大，但需要对虚拟机有较多的了解，编程门槛较高，内嵌入虚拟机，会影响到虚拟机执行，执行结果异步地通过消息队列返回，一些同步的环境下不适合；

nif功能强大但编程接口相对简单，不需要对虚拟机了解太多即可编写，调用一个nif实现的erlang接口就如同调用一个c函数一般，同时也有异步向进程投递消息的能力，极大的提升了erlang虚拟机的扩展能力，缺点也是需要内嵌入虚拟机，会影响到虚拟机执行。

如何利用NIF编写接口，初学者可以看看《erlang otp in action》上的例子，进阶者可以看看一些开源项目，如riak依赖的bitcask、eleveldb、ebloom等等，都是非常好的范例。

本次将分析NIF的部分重要接口的实现，其中涉及到erlang虚拟机的部分仅介绍基本原理而不会深入分析。

照抄官方文档上给出的例子：

NIF实现：

niftest.c

#include "erl_nif.h"

static ERL_NIF_TERM hello(ErlNifEnv* env, int argc, const ERL_NIF_TERM argv[])

{

return enif_make_string(env, "Hello world!", ERL_NIF_LATIN1);

}

static ErlNifFunc nif_funcs[] =

{

{"hello", 0, hello}

};

ERL_NIF_INIT(niftest,nif_funcs,NULL,NULL,NULL,NULL)

ERL_NIF_INIT的第一个参数是该NIF的模块名，第二个参数是该模块包含的所有可供外部调用的函数定义数组，本例中，niftest即为NIF的模块名，而nif_funcs即为函数定义数组，nif_funcs包含了一个函数定义hello，其参数个数为0，具体实现为c函数static ERL_NIF_TERM hello(ErlNifEnv* env, int argc, const ERL_NIF_TERM argv[])。

NIF的模块名可以将其与同名的erlang module对应起来。

对于linux平台，按照官方文档给出的编译方法，

gcc -fPIC -shared -o niftest.so niftest.c -I $ERL_ROOT/usr/include/

niftest.c将被编译为共享库niftest.so，以供虚拟机在需要的时候加载。

相应的erlang模块实现：

niftest.erl

-module(niftest).

-export([init/0, hello/0]).

init() ->

erlang:load_nif("./niftest", 0).

hello() ->

"NIF library not loaded".