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Node.js 与 WebAssembly

WebAssembly 是一种高性能的类汇编语言,可以从多种语言编译而来,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,扩展名为 .wasm;另一种是对应的文本表示形式,名为 WebAssembly 文本格式,扩展名为 .wat

关键概念

  • 模块 - 已编译的 WebAssembly 二进制文件,即 .wasm 文件。
  • 内存 - 一个可调整大小的 ArrayBuffer。
  • 表 - 一个可调整大小的、存储在内存之外的引用类型数组。
  • 实例 - 模块及其内存、表和变量的实例化。

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。

javascript
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:

  • 手写 WebAssembly (.wat) 并使用诸如 wabt 之类的工具将其转换为二进制格式。
  • 使用 emscripten 和 C/C++ 应用程序
  • 使用 wasm-pack 和 Rust 应用程序
  • 使用 AssemblyScript,如果您更喜欢类似 TypeScript 的体验

TIP

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 文件以便在浏览器中运行。

如何使用

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

javascript
const fs = require('node:fs')
const wasmBuffer = fs.readFileSync('/path/to/add.wasm')
WebAssembly.instantiate(wasmBuffer).then(wasmModule => {
  // 导出函数位于 instance.exports 下
  const { add } = wasmModule.instance.exports
  const sum = add(5, 6)
  console.log(sum) // 输出: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。

资源