Node.js 与 WebAssembly

WebAssembly 是一种高性能的类似汇编的语言,可以从各种语言编译而来,包括 C/C++、Rust 和 AssemblyScript。 目前,Chrome、Firefox、Safari、Edge 和 Node.js 都支持它!

WebAssembly 规范详细说明了两种文件格式,一种是名为 WebAssembly 模块的二进制格式,其扩展名为 .wasm,另一种是名为 WebAssembly 文本格式的相应文本表示形式,其扩展名为 .wat

主要概念

  • 模块 - 一个编译后的 WebAssembly 二进制文件,即一个 .wasm 文件。
  • 内存 - 一个可调整大小的 ArrayBuffer。
  • 表 - 一个可调整大小的类型化引用数组,不存储在内存中。
  • 实例 - 模块的一个实例化,包含其内存、表和变量。

为了使用 WebAssembly,你需要一个 .wasm 二进制文件和一组与 WebAssembly 通信的 API。 Node.js 通过全局 WebAssembly 对象提供必要的 API。

console.log(WebAssembly);
/*
Object [WebAssembly] {
  compile: [Function: compile],
  validate: [Function: validate],
  instantiate: [Function: instantiate]
}
*/

生成 WebAssembly 模块

有多种方法可以生成 WebAssembly 二进制文件,包括

  • 手动编写 WebAssembly (.wat) 并使用诸如 wabt 等工具将其转换为二进制格式
  • emscripten 用于 C/C++ 应用程序
  • wasm-pack 用于 Rust 应用程序
  • 如果你更喜欢类似 TypeScript 的体验,可以使用 AssemblyScript

其中一些工具不仅生成二进制文件,还生成 JavaScript “胶水”代码和相应的 HTML 文件以在浏览器中运行。

如何使用它

一旦你有一个 WebAssembly 模块,你可以使用 Node.js 的 WebAssembly 对象来实例化它。

// Assume add.wasm file exists that contains a single function adding 2 provided arguments
const fs = require('node:fs');

// Use the readFileSync function to read the contents of the "add.wasm" file
const wasmBuffer = fs.readFileSync('/path/to/add.wasm');

// Use the WebAssembly.instantiate method to instantiate the WebAssembly module
WebAssembly.instantiate(wasmBuffer).then(wasmModule => {
  // Exported function lives under instance.exports object
  const { add } = wasmModule.instance.exports;
  const sum = add(5, 6);
  console.log(sum); // Outputs: 11
});

与操作系统交互

WebAssembly 模块本身无法直接访问操作系统功能。 可以使用第三方工具 Wasmtime 来访问此功能。 Wasmtime 利用 WASI API 来访问操作系统功能。

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