14 行 JavaScript 教你使用 WebAssembly

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作为一种比较新的 web 技术，WebAssembly 可能会对 web 开发带来巨大的影响。随着 2 月 MVP（Minimum Viable Product）版本的发布，WebAssembly 的基本特性开始稳定，本文通过一个简单的示例来演示如何在页面上调用一个 C++ 函数。

基本组成

要编写一个可以在浏览器中运行的 WebAssembly 应用，主要分为两个部分，可编译为 WebAssembly 的源语言和加载用的 JavaScript。

整个流程大致可以分为：

1. 编写代码：用常用语言编写一个工程，可以是 C、C++、Rust 等。其他各种语言编译成 WebAssembly 可以参照这里。
2. 编译：将源码编译成 WebAssembly 的 wasm 文件。
3. 引入：将之前生成的的 wasm 文件引入到前端工程中。
4. 实例化：编写一段异步 JavaScript 代码加载和实例化 wasm 文件，使其他 JavaScript 文件可以无障碍使用。

当然，这只是一个非常简化的流程，但是对于诸如本文的示例项目已经足够。首先，我们会使用 C++ 编写一个简单的函数，然后使用在线工具将其编译成 wasm 文件（这样我们不用下载和安装任何编译工具），最后通过 14 行 JavaScript 代码加载并实例化。

上述过程完成之后，我们就能够通过 JavaScript 代码来调用之前通过 C++ 编写的函数了，是不是很神奇？

编写代码

首先我们会编写一个 C++ 函数，当然了，前面提到过，这里不需要使用任何本地的编译链。取而代之的是一个 WebAssembly Explorer 的工具。它是一个类似 CodePen 的工具，可以左侧一列贴入 C++ 代码，编译后下载对应的 wasm 文件。当然，类似的在线 WebAssembly 工具还有 Mozilla 提供的 WebAssembly Studio 。

首先打开 WebAssembly Explorer 页面，然后在左侧粘贴如下 C++ 代码：

 
int squarer(int num) {
 return num * num;
}

正如之前提到的，这是一个非常简单的示例，对于之前没有学习过 C++ 的人也没有任何难度。

编译

下一步就是点击编译（“compile”）按钮，就能看见如下图所示界面，C++ 代码被编译撑了 WAT 格式（ WebAssembly text format ）的文本。

这里不详述 WAT 格式，展示该格式内容主要是因为相对于 wasm 的二进制格式，这种文本格式更易读。通过 WAT 文件中可以了解 JavaScript 和 WebAssembly 是如何交互的。例如本例中，在 export 关键字后面有 _z7squareri 这个导出的函数名，因为编译器对 C++ 函数名的修饰（mangling）。

这里需要特别注意，因为后面使用 JavaScript 对 C++ 函数进行调用的时候需要依赖这个名字。当然，为了避免这种问题，可以将编译器选择为 C99 或者在函数外层增加 extern "C"块：

 
extern "C" {
  int squarer(int num) {
    return num * num;
  }
}

这样编译之后函数名称不会有变化。编译成的 WAT 文件内容如下图：

此时导出的函数名和原 C++ 函数中的函数名保持一致。

引入

现在点击下载（“download”）按钮，并将下载的 wasm 文件重命名成 squarer.wasm。

创建一个文件夹，包含刚才下载的 squarer.wasm 文件，并新建下面两个文件：

• index.html：包含标准网页的模板。
• scripts.js：暂时这是一个空文件，下面就将编写实例化使用的 JavaScript。

实例化

目前为止，HTML 标准还不支持将 wasm 文件像 JavaScript 文件那样通过 script 标签直接引入。因此为了加载和实例化 WebAssembly，需要通过 JavaScript 异步的调用 WebAssembly API 来完成这些操作。一共分为三步：

1. 将 wasm 文件加载到数组缓冲区（ array buffer ）。
2. 将加载的数组编译成 WebAssembly 模块。
3. 实例化 WebAssembly 模块。

实例化之后，JavaScript 就可以直接调用刚才 WAT 文件中 export 的函数和内存了。

运行

最后当然是期待人心的运行了。先来看看 scripts.js 内容：

 
let squarer;
 
function loadWebAssembly(fileName) {
 return fetch(fileName)
   .then(response => response.arrayBuffer())
   .then(bits => WebAssembly.compile(bits))
   .then(module => { return new WebAssembly.Instance(module) });
};
 
loadWebAssembly('squarer.wasm')
 .then(instance => {
   squarer = instance.exports._Z7squareri;
   console.log('Finished compiling! Ready when you are...');
 });

这里的 loadWebAssembly 函数加载本地的 wasm 文件并进行实例化，最终返回一个 WebAssembly 模块实例。随后从模块中获取导出的函数，随后即可直接调用。这里需要特别注意，导出的函数名和刚才在 WAT 文件中看见的符号需要一致。由于 C++ 编译器对函数名的修饰，建议在对所有需要导出给 JavaScript 的函数，都加上 extern "C"块，避免函数名混乱导致的不匹配。

在 index.html 文件中引入 scripts.js 之后，可以在控制台尝试调用 squarer 函数：

通过这个示例，我们了解了如何将C++ 代码编译成WebAssembly 并在浏览器中执行。我们可以将更多的C、C++、Rust 语言编写的工程放到浏览器中运行，以获得更高的执行效率。当然，还是要再次声明，这里只是一个简单的示例，如果函数的参数不是数字，还会有其他问题。随着WebAssembly 工具链和集成工具的不断完善，相信编写基于WebAssembly 的项目一定会更加方便。

感谢覃云对本文的审校。

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