WebAssembly：系统编程语言的逆袭-白红宇

WebAssembly：系统编程语言的逆袭

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发布时间：2019-05-26

本文共 3716 字，大约阅读时间需要 12 分钟。

引子

Any application that can be written in JavaScript, will eventually be written in JavaScript. ——’s Law

有人用 JavaScript 做，有人写了 , 还有人用 JavaScript 写了可自举的。JavaScript 早已经在”重新发明一切”的路上一骑绝尘了，JavaScript 的流行也使它始终位于各大语言排行榜上的前列，这无疑是属于 JavaScript 程序yuan们最好的时代。

这并非是因为 JavaScript 是门优秀的语言 (恰恰相反)，而是因为当今的世界是 Web 的世界，Web 的载体浏览器只会说 JavaScript。这难免使人眼红，王侯将相，世人无数次想要取代 JavaScript 的地位，目前为止的历史我们都看到了，无一不铩羽而归。求上不得，得其中，最新成果是大家(伙儿)齐心协力把 JavaScript 变成了新一代的汇编语言。请移步看大家的最新成果。

WebAssembly

去年 11 月 13 日，Mozilla 在其官方博客上发表了一篇文章，，指出当今世界四大主流浏览器 Firefox，Chrome，Safari，Edge(排名分先后)，都已经支持了名为 WebAssembly 的新技术，并回顾了一路走来的艰难历程。最后指出这是新时代的开端，大家一起欢呼吧。那么，WebAssembly 到底是啥？让我们发出发聋振聩的三连问：

可以吃吗？

请移步。官网解释如下：

WebAssembly or wasm is a new portable, size- and load-time-efficient format suitable for compilation to the web.

关键词：

可移植： WebAssembly 是一种可移植的二进制格式，它不依赖于具体的浏览器平台。

**高效：**WebAssembly 被设计为针对 Size 和 Load Time 进行优化的格式，可以在各个硬件平台上以 native speed 运行。

**安全：**WebAssembly 是运行在沙盒内的，甚至可以和当前的 JavaScript 虚拟机共享一套环境，并且也遵守浏览器各种跨域不跨域的规章制度。

**开放：**WebAssembly 是开放标准，不受某一家厂商控制(Oracle你听到了吗)。并且被设计为可以和 JavaScript API 和 Context 交互。

简而言之，WebAssembly 可以被看做是通过浏览器运行的某种高效的开放的二进制格式，并且可以和 JavaScript 环境互通。

WebAssembly 的目的是取代 JavaScript 吗？这样回答：不，WebAssembly 是被设计来补充而不是替代 JavaScript。随着时间推移，越来越多的语言可以被编译为 WebAssembly，但是 JavaScript 还是作为 Web 唯一的动态语言而存在。

这样看来老二的位置摆得很正嘛。对于 WebAssembly，笔者最看重的一点是作为开放标准的同时有粗大腿的支持 (M$ Google Apple Mozilla)，这才是它有可能活下来的原因。问题是可以吃吗，答案当然是可以吃（佛系码农也可以不吃）。

怎么吃？

WebAssembly 同时存在一个二进制格式和一个文本的描述格式，这很像是机器语言和汇编语言的关系。这里我们用一个例子解释一下。

事实上，WebAssembly 可以被看作是运行在一个 structured stack virtual machine 里，懂行的朋友一眼就可以看出这和 Java bytecode 非常的像。所以大家不要以为 WebAssembly 是在重新发明 Flash 了，这货明明是在重新发明 Java Applet 啊，好吧 Silverlight 也有点像…。顺带一提，Android 的 Dalvik 为了效率，使用的是 register-based virtual machine。对 WebAssembly spec 感兴趣的朋友可以移步。

作为 WebAssembly 的 MVP，C/C++ 及其类库的支持是首当其冲的。因为基于 LLVM 的平台，所以理论 LLVM 支持的语言都可以编译为 WebAssembly，C/C++，rust，甚至 .net 和 Java 也可以编译到 WebAssembly，只不过托管语言都需要附带一个巨大的runtime。

下面我们以 C/C++ 为例，我们写一个函数给 JavaScript 使用。

步骤：

安装 WebAssembly 构建工具链 emscripten，针对 macOS，请参考这里

安装后，执行 emcc --version 判断是否成功

创建 C++ source：cat random.cc

#include 
   
    #include 
    
     extern "C" {long normal_rand() {    static std::random_device rd{};    static std::mt19937 gen{rd()};    return std::lround(std::normal_distribution<>(0, 100)(gen));}}

这里用 C++ 产生一个正态分布，期望为0，方差100的随机数，然后导出为一个 C 函数 normal_rand

执行 emcc --bind -std=c++14 --emrun -s WASM=1 -s EXPORTED_FUNCTIONS='["_normal_rand"]' -O3 -o random.html random.cc 顺利的话会在当前目录生成如下文件

$ ls -ltotal 496-rw-r--r--  1 haoli  staff     810 Dec 24 21:44 random.cc-rw-r--r--  1 haoli  staff  102728 Dec 24 22:17 random.html-rw-r--r--  1 haoli  staff  120624 Dec 24 22:17 random.js-rw-r--r--  1 haoli  staff   20130 Dec 24 22:17 random.wasm

random.wasm 就是我们的 WebAssembly，random.js 和 random.html 是模板代码，帮助我们加载 WebAssembly。

执行 emrun --no_browser --port 8821 random.html 启动一个 WebServer

用支持 WebAssembly 的浏览器访问，然后在 console 里面执行 Module._normal_rand() 即可看到结果

怎么做好吃？

古往今来，在浏览器里面尝试改善 JavaScript 性能和增强功能的尝试大约都失败了吧，前有 ActiveX，Java Applet，Flash，后有 Silverlight，Flex，NaCl。WebAssembly 应该是各个浏览器大佬的最新尝试。不过这次大家都学乖了，没人指(xi)望一个私有标准会成功，于是联合起来开发一个开放的标准。

至少目前看来，结果还是很让人欣喜的。因为开放标准的缘故，除了上面的 emscripten，还有大量的工具开始支持 WebAssembly，甚至 clang 可以直接指定 target 为 WebAssembly。加上浏览器把诸如 DOM API 以及 WebGL API 都暴露给了 WebAssembly，应用场景相当可观。首当其冲的就是游戏厂商，和都是 WebAssembly 的早期尝试者，他们已经把自己的游戏引擎移植到 Web 平台而不用重写代码。不仅如此， WebAssembly 还支持 non-web 的场景，比如 NodeJs 也开始支持 WebAssembly。WebAssembly 官网有个清单，列举了可能的应用场景。图形图像的处理，计算机辅助设计，AR/VR，VPN，加解密等等。到那时，前端可以玩出的花样，想象空间实在太大。

有点过于美好了哈，我们还是就此打住，拭目以待吧。

Reference

这里列举一些 WebAssembly 相关的资源，各位随喜：

, 移植到 WebAssembly 的网页游戏，作者在网站记录了学习 WebAssembly 到移植成功的全过程。

，在线的 C/C++ to WebAssembly 编辑器，同时也可以查看 Assembly 内容。

，另一个在线编辑 WebAssembly 的工具

文／ThoughtWorks李好

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