鸿蒙5 ArkCompiler C++扩展开发指南

鸿蒙5的ArkCompiler作为华为自研的编译器工具链，为开发者提供了强大的性能优化能力。本文将重点介绍如何使用ArkCompiler的C++扩展功能进行原生开发，包括基本概念、开发流程和实际代码示例。

ArkCompiler C++扩展概述
ArkCompiler是鸿蒙系统的核心编译工具，支持多种编程语言和开发范式。其C++扩展功能允许开发者：

在ArkTS/JS应用中调用高性能C++代码
复用现有的C++库和算法
实现计算密集型任务的高效执行
访问底层系统能力
开发环境准备
确保已安装以下工具：

DevEco Studio 5.0或更高版本
鸿蒙5 SDK
Native Development Kit (NDK)
创建Native C++项目
在DevEco Studio中创建支持Native开发的项目：

选择"File" > “New” > “New Project”
选择"Native C++“模板
配置项目名称和路径
确保勾选"ArkCompiler Support”
C++扩展开发示例
示例1：基础数据类型传递
// native/src/main/cpp/hello_world.cpp
#include “napi/native_api.h”
#include <string>

// 导出函数：返回字符串
static napi_value HelloWorld(napi_env env, napi_callback_info info) {
std::string hello = “Hello from ArkCompiler C++ Extension!”;
napi_value result;
napi_create_string_utf8(env, hello.c_str(), hello.length(), &result);
return result;
}

// 模块初始化函数
EXTERN_C_START
napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) {
napi_property_descriptor desc = {
“helloWorld”,
nullptr,
HelloWorld,
nullptr,
nullptr,
nullptr,
napi_default,
nullptr
};
napi_define_properties(env, exports, 1, &desc);
return exports;
}
EXTERN_C_END
示例2：复杂数据结构处理
// native/src/main/cpp/data_processing.cpp
#include “napi/native_api.h”
#include <vector>
#include <algorithm>

// 处理数组数据并返回排序后的结果
static napi_value SortArray(napi_env env, napi_callback_info info) {
size_t argc = 1;
napi_value args[1];
napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, nullptr, nullptr);

// 获取JS数组
uint32_t length;
napi_get_array_length(env, args[0], &length);

std::vector<double> vec;
for (uint32_t i = 0; i < length; i++) {
    napi_value element;
    napi_get_element(env, args[0], i, &element);
    
    double value;
    napi_get_value_double(env, element, &value);
    vec.push_back(value);
}

// 排序
std::sort(vec.begin(), vec.end());

// 创建返回数组
napi_value result;
napi_create_array_with_length(env, length, &result);

for (uint32_t i = 0; i < length; i++) {
    napi_value num;
    napi_create_double(env, vec[i], &num);
    napi_set_element(env, result, i, num);
}

return result;

}

// 注册函数
napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) {
napi_property_descriptor desc = {
“sortArray”,
nullptr,
SortArray,
nullptr,
nullptr,
nullptr,
napi_default,
nullptr
};
napi_define_properties(env, exports, 1, &desc);
return exports;
}
示例3：异步操作
// native/src/main/cpp/async_work.cpp
#include “napi/native_api.h”
#include <thread>
#include <chrono>

struct AsyncData {
napi_async_work work;
napi_deferred deferred;
int input;
int result;
};

// 实际工作函数
void ExecuteWork(napi_env env, void* data) {
AsyncData* asyncData = static_cast<AsyncData*>(data);
// 模拟耗时操作
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
asyncData->result = asyncData->input * 2;
}

// 完成回调
void CompleteWork(napi_env env, napi_status status, void* data) {
AsyncData* asyncData = static_cast<AsyncData*>(data);

napi_value result;
napi_create_int32(env, asyncData->result, &result);

napi_resolve_deferred(env, asyncData->deferred, result);
napi_delete_async_work(env, asyncData->work);
delete asyncData;

}

// 异步函数入口
static napi_value AsyncDouble(napi_env env, napi_callback_info info) {
size_t argc = 1;
napi_value args[1];
napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, nullptr, nullptr);

int value;
napi_get_value_int32(env, args[0], &value);

// 创建Promise
napi_value promise;
napi_create_promise(env, &asyncData->deferred, &promise);

// 准备异步工作
AsyncData* asyncData = new AsyncData();
asyncData->input = value;

napi_value resourceName;
napi_create_string_utf8(env, "AsyncDouble", NAPI_AUTO_LENGTH, &resourceName);

napi_create_async_work(env, nullptr, resourceName, 
                      ExecuteWork, CompleteWork, 
                      asyncData, &asyncData->work);

napi_queue_async_work(env, asyncData->work);

return promise;

}

// 注册异步函数
napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) {
napi_property_descriptor desc = {
“asyncDouble”,
nullptr,
AsyncDouble,
nullptr,
nullptr,
nullptr,
napi_default,
nullptr
};
napi_define_properties(env, exports, 1, &desc);
return exports;
}
在ArkTS中调用Native模块
// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
import nativeModule from ‘libnative.so’

@Entry
@Component
struct Index {
@State message: string = ‘Hello World’
@State sortedArray: number[] = []
@State asyncResult: number = 0

aboutToAppear() {
// 调用基础函数
this.message = nativeModule.helloWorld()

// 调用数组处理函数
this.sortedArray = nativeModule.sortArray([3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6])

// 调用异步函数
nativeModule.asyncDouble(21).then((result: number) => {
  this.asyncResult = result
})

}

build() {
Column() {
Text(this.message)
.fontSize(20)
.margin(10)

  Text(`Sorted array: ${this.sortedArray.join(', ')}`)
    .fontSize(16)
    .margin(10)
  
  Text(`Async result: ${this.asyncResult}`)
    .fontSize(16)
    .margin(10)
}
.width('100%')

}
}
编译配置
在build-profile.json5中添加Native编译配置：

{
“buildOption”: {
“napi”: {
“path”: “./src/main/cpp”,
“output”: “libnative.so”,
“target”: “ark”
}
}
}
性能优化建议
​​减少跨语言调用​​：尽量减少ArkTS和C++之间的数据传递
​​批量处理数据​​：对于数组等数据结构，尽量一次性传递而非逐个元素处理
​​使用异步​​：耗时操作应使用异步模式避免阻塞UI线程
​​内存管理​​：注意及时释放不再使用的Native资源
​​线程安全​​：确保多线程环境下的数据安全
调试与测试
ArkCompiler C++扩展支持以下调试方法：

​​日志输出​​：使用hilog接口记录日志
​​断点调试​​：在DevEco Studio中设置C++断点
​​单元测试​​：编写Native测试用例
// 示例测试代码
#include <gtest/gtest.h>
#include “data_processing.h”

TEST(DataProcessingTest, SortArrayTest) {
std::vector<double> input = {3, 1, 4, 1, 5};
std::vector<double> expected = {1, 1, 3, 4, 5};

// 调用待测试函数
auto result = sortArray(input);

ASSERT_EQ(result.size(), expected.size());
for (size_t i = 0; i < result.size(); i++) {
    ASSERT_DOUBLE_EQ(result[i], expected[i]);
}

}
总结
鸿蒙5的ArkCompiler C++扩展为开发者提供了强大的原生开发能力，通过本文介绍的开发流程和代码示例，开发者可以：

实现高性能的Native模块
复用现有的C++代码库
优化关键性能路径
访问底层系统能力
随着鸿蒙生态的不断发展，ArkCompiler的功能也将持续增强，为开发者带来更高效的开发体验和更优异的运行时性能。