V8源碼邊緣試探-黑魔法指針偏移

　　這博客是越來越難寫了，參考資料少，難度又高，看到什麼寫什麼吧！

　　眾多周知，在JavaScript中有幾個基本類型，包括字元串、數字、布爾、null、undefined、Symbol，其中大部分都可以在我之前那篇博客(https://www.cnblogs.com/QH-Jimmy/p/9212923.html)中找到，均繼承於Primitive類。但是仔細看會發現少了兩個，null和undefined呢？這一節，就來探索一下，V8引擎是如何處理null、undefined兩種類型的。

　　在沒有看源碼之前，我以為是這樣的：

class Null : public Primitive {
public:
    // Type testing.
    bool IsNull() const { return true; }
    // ...
}

　　然而實際上沒有這麼簡單粗暴，V8對null、undefined(實際上還包括了true、false、空字元串)都做了特殊的處理。

　　回到故事的起點，是我在研究LoadEnvironment函數的時候發現的。上一篇博客其實就是在講這個方法，包裝完函數名、函數體，最後一步就是配合函數參數來執行函數了，代碼如下：

// Bootstrap internal loaders
Local<Value> bootstrapped_loaders;
if (!ExecuteBootstrapper(env, loaders_bootstrapper,
                        arraysize(loaders_bootstrapper_args),
                        loaders_bootstrapper_args,
                        &bootstrapped_loaders)) {
return;
}

　　這裡的參數分別為：

1、env => 當前V8引擎的環境變數，包含Isolate、context等。

2、loaders_bootstrapper => 函數體

3、arraysize(loaders_bootstrapper_args) => 參數長度，就是4

4、loaders_bootstrapper_args => 參數數組，包括process對象及3個C++內部方法

5、&bootstrapped_loaders => 一個局部變數指針

　　參數是啥並不重要，進入方法，源碼如下：

static bool ExecuteBootstrapper(Environment* env, Local<Function> bootstrapper,
                                int argc, Local<Value> argv[],
                                Local<Value>* out) {
  bool ret = bootstrapper->Call(
      env->context(), Null(env->isolate()), argc, argv).ToLocal(out);
  if (!ret) {
    env->async_hooks()->clear_async_id_stack();
  }

  return ret;
}

　　看起來就像JS裡面的call方法，其中函數參數包括context、null、形參數量、形參，當時看到Null覺得比較好奇，就仔細的看了一下實現。

　　這個方法其實很簡單，但是實現的方式非常有意思，源碼如下：

Local<Primitive> Null(Isolate* isolate) {
    typedef internal::Object* S;
    typedef internal::Internals I;
    // 檢測當前V8引擎實例是否存活
    I::CheckInitialized(isolate);
    // 核心方法
    S* slot = I::GetRoot(isolate, I::kNullValueRootIndex);
    // 類型強轉 直接是Primitive類而不是繼承
    return Local<Primitive>(reinterpret_cast<Primitive*>(slot));
}

　　只有GetRoot是真正生成null值的地方，註意第二個參數 I::kNullValueRootIndex ，這是一個靜態整形值，除去null還有其他幾個，所有的類似值定義如下：

static const int kUndefinedValueRootIndex = 4;
static const int kTheHoleValueRootIndex = 5;
static const int kNullValueRootIndex = 6;
static const int kTrueValueRootIndex = 7;
static const int kFalseValueRootIndex = 8;
static const int kEmptyStringRootIndex = 9;

　　上面的數字就是區分這幾個類型的關鍵所在，繼續進入GetRoot方法：

V8_INLINE static internal::Object** GetRoot(v8::Isolate* isolate,int index) {
    // 獲取當前isolate地址併進行必要的空間指針偏移
    // static const int kIsolateRootsOffset = kExternalMemoryLimitOffset + kApiInt64Size + kApiInt64Size + kApiPointerSize + kApiPointerSize;
    uint8_t* addr = reinterpret_cast<uint8_t*>(isolate) + kIsolateRootsOffset;
    // 根據上面的數字以及當前操作系統指針大小進行偏移
    // const int kApiPointerSize = sizeof(void*);  // NOLINT
    return reinterpret_cast<internal::Object**>(addr + index * kApiPointerSize);
}

　　這個方法就對應了標題，指針偏移。

　　實際上根本不存在一個正規的null類來生成一個對應的對象，而只是把一個特定的地址當成一個null值。

　　敢於用這個方法，是因為對於每一個V8引擎來說isolate對象是獨一無二的，所以在當前引擎下，獲取到的isolate地址也是唯一的。

　　如果還不明白，我這個靈魂畫手會讓你明白，超級簡單：

　　最後返回一個地址，這個地址就是null，強轉成Local<Primitive>也只是為了垃圾回收與類型區分，實際上並不關心這個指針指向什麼，因為null本身不存在任何方法可以調用，大多數情況下也只是用來做變數重置。

　　就這樣，只用了很小的空間便生成了一個null值，並且每一次獲取都會返回同一個值。

　　驗證的話就很簡單了，隨意的在node啟動代碼裡加一段：

auto test = Null(env->isolate());

　　然後看局部變數的調試框，當前isolate的地址如下：

　　第一次指針偏移後，addr的地址為：

　　通過簡單計算，這個差值是72(16進位的48)，跟第一次偏移量大小一致，這裡根本不關心指針指向什麼東西，所以字元無效也沒事。

　　第二次偏移後，得到的null地址為：

　　通過計算得到差值為48(16進位的30)，算一算，剛好是6*8。

　　最後對這個地址進行強轉，返回一個Local<Primitive>類型的null對象。