如何在 WebAssembly 中写 “Hello World”? | Linux 中国

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所属分类:安全开发
 
如何在 WebAssembly 中写 “Hello World”? | Linux 中国
导读:通过这个分步教程,开始用人类可读的文本编写 WebAssembly。                     
本文字数:4055,阅读时长大约:5分钟

https://linux.cn/article-13250-1.html
作者:Stephan Avenwedde
译者:geekpi

WebAssembly 是一种字节码格式,几乎所有的浏览器 都可以将它编译成其宿主操作系统的机器代码。除了 JavaScript 和 WebGL 之外,WebAssembly 还满足了将应用移植到浏览器中以实现平台独立的需求。作为 C++ 和 Rust 的编译目标,WebAssembly 使 Web 浏览器能够以接近原生的速度执行代码。

当谈论 WebAssembly 应用时,你必须区分三种状态:

1. 源码(如 C++ 或 Rust): 你有一个用兼容语言编写的应用,你想把它在浏览器中执行。
2. WebAssembly 字节码: 你选择 WebAssembly 字节码作为编译目标。最后,你得到一个 .wasm 文件。
3. 机器码(opcode): 浏览器加载 .wasm 文件,并将其编译成主机系统的相应机器码。

WebAssembly 还有一种文本格式,用人类可读的文本表示二进制格式。为了简单起见,我将其称为 WASM-text。WASM-text 可以比作高级汇编语言。当然,你不会基于 WASM-text 来编写一个完整的应用,但了解它的底层工作原理是很好的(特别是对于调试和性能优化)。

本文将指导你在 WASM-text 中创建经典的 “Hello World” 程序。

创建 .wat 文件

WASM-text 文件通常以 .wat 结尾。第一步创建一个名为 helloworld.wat 的空文本文件,用你最喜欢的文本编辑器打开它,然后粘贴进去:

  1. (module
  2.     ;; JavaScript 命名空间导入
  3.     (import  "console"  "log" (func  $log (param  i32  i32))) ;; 导入 log 函数
  4.     (import  "js"  "mem" (memory  1)) ;; 导入 1 内存(64kb
  5.    
  6.     ;; 我们的模块的数据段
  7.     (data (i32.const 0) "Hello World from WebAssembly!")
  8.    
  9.     ;; 函数声明:导出 helloWorld(),无参数
  10.     (func (export  "helloWorld")
  11.         i32.const 0  ;; 传递偏移 0 log
  12.         i32.const 29  ;; 传递长度 29 log(示例文本的字符串长度)
  13.         call  $log
  14.         )
  15. )

WASM-text 格式是基于 S 表达式的。为了实现交互,JavaScript 函数用 import 语句导入,WebAssembly 函数用 export 语句导出。在这个例子中,从 console 模块中导入 log 函数,它需要两个类型为 i32 的参数作为输入,以及一页内存(64KB)来存储字符串。

字符串将被写入偏移量 为 0 的数据段。数据段是你的内存的叠加投影(overlay),内存是在 JavaScript 部分分配的。

函数用关键字 func 标记。当进入函数时,栈是空的。在调用另一个函数之前,函数参数会被压入栈中(这里是偏移量和长度)(见 call $log)。当一个函数返回一个 f32 类型时(例如),当离开函数时,一个 f32 变量必须保留在栈中(但在本例中不是这样)。

创建 .wasm 文件

WASM-text 和 WebAssembly 字节码是 1:1 对应的,这意味着你可以将 WASM-text 转换成字节码(反之亦然)。你已经有了 WASM-text,现在将创建字节码。

转换可以通过 WebAssembly Binary Toolkit(WABT)来完成。从该链接克隆仓库,并按照安装说明进行安装。

建立工具链后,打开控制台并输入以下内容,将 WASM-text 转换为字节码:

  1. wat2wasm helloworld.wat -o helloworld.wasm

你也可以用以下方法将字节码转换为 WASM-text:

  1. wasm2wat helloworld.wasm -o helloworld_reverse.wat

一个从 .wasm 文件创建的 .wat 文件不包括任何函数或参数名称。默认情况下,WebAssembly 用它们的索引来识别函数和参数。

编译 .wasm 文件

目前,WebAssembly 只与 JavaScript 共存,所以你必须编写一个简短的脚本来加载和编译 .wasm 文件并进行函数调用。你还需要在 WebAssembly 模块中定义你要导入的函数。

创建一个空的文本文件,并将其命名为 helloworld.html,然后打开你喜欢的文本编辑器并粘贴进去:

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4. <meta charset="utf-8">
  5. <title>Simple template</title>
  6. </head>
  7. <body>
  8. <script>
  9. var memory = new WebAssembly.Memory({initial:1});
  10. function consoleLogString(offset, length) {
  11. var bytes = new Uint8Array(memory.buffer, offset, length);
  12. var string = new TextDecoder('utf8').decode(bytes);
  13. console.log(string);
  14. };
  15. var importObject = {
  16. console: {
  17. log: consoleLogString
  18. },
  19. js : {
  20. mem: memory
  21. }
  22. };
  23. WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('helloworld.wasm'), importObject)
  24. .then(obj => {
  25. obj.instance.exports.helloWorld();
  26. });
  27. </script>
  28. </body>
  29. </html>

WebAssembly.Memory(...) 方法返回一个大小为 64KB 的内存页。函数 consoleLogString 根据长度和偏移量从该内存页读取一个字符串。这两个对象作为 importObject 的一部分传递给你的 WebAssembly 模块。

在你运行这个例子之前,你可能必须允许 Firefox 从这个目录中访问文件,在地址栏输入 about:config,并将 privacy.file_unique_origin 设置为 true

如何在 WebAssembly 中写 “Hello World”? | Linux 中国

Firefox setting

注意: 这样做会使你容易受到 CVE-2019-11730 安全问题的影响。

现在,在 Firefox 中打开 helloworld.html,按下 Ctrl+K 打开开发者控制台。

如何在 WebAssembly 中写 “Hello World”? | Linux 中国

Debugger output

了解更多

这个 Hello World 的例子只是 MDN 的 了解 WebAssembly 文本格式 文档中的教程之一。如果你想了解更多关于 WebAssembly 的知识以及它的工作原理,可以看看这些文档。


via: https://opensource.com/article/21/3/hello-world-webassembly

作者:Stephan Avenwedde 选题:lujun9972 译者:geekpi 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出


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