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WebAssembly

WebAssembly（Wasm）旨在与 JavaScript 一起使用，以加快关键应用程序组件的速度，其执行速度可以比 JavaScript 高得多且更一致 - 类似于 C、C++ 或 Rust。Deno 可以使用与 浏览器提供的 相同的接口执行 WebAssembly 模块，并通过将其作为模块导入来使用它们。

Wasm 模块 Jump to heading

从 Deno 2.1 开始，可以导入 WebAssembly 模块并对其使用进行类型检查。

假设我们有一个 WebAssembly 文本格式 文件，它导出一个 add 函数，该函数将两个数字相加并返回结果：

add.wat
(module
  (func (export "add") (param $a i32) (param $b i32) (result i32)
    local.get $a
    local.get $b
    i32.add
  )
)

我们可以通过 wat2wasm 将其编译为 add.wasm：

wat2wasm add.wat

然后通过导入语句使用此 WebAssembly 模块：

main.ts
import { add } from "./add.wasm";

console.log(add(1, 2));

> deno run main.ts
3

类型检查 Jump to heading

Deno 理解 Wasm 模块的导出并对其使用进行类型检查。如果在前面的示例中，我们错误地调用 add 函数，则会看到类型检查错误。

main.ts
import { add } from "./add.wasm";

console.log(add(1, ""));

> deno check main.ts   
Check file:///.../main.ts
error: TS2345 [ERROR]: Argument of type 'string' is not assignable to parameter of type 'number'.
console.log(add(1, ""));
                   ~~
    at file:///.../main.ts:3:20

导入 Jump to heading

与 JavaScript 类似，Wasm 模块也可以导入其他模块。

例如，我们可以创建一个 Wasm 模块，导入 "./values.js" 说明符并调用 getValue 导出：

toolkit.wat
(module
  (import "./time.ts" "getTimeInSeconds" (func $get_time (result i32)))

  (func (export "getValue") (result i32)
    call $get_time
  )
)
time.ts
export function getTimeInSeconds() {
  return Date.now() / 1000;
}
main.ts
import { getValue } from "./toolkit.wasm";

console.log(getValue());

现在运行：

> wat2wasm toolkit.wat
> deno run main.ts
1732147633
V:\scratch
> deno run main.ts
1732147637

重写导入说明符 Jump to heading

通常，Wasm 模块不会使用相对说明符来方便地导入另一个 JavaScript 模块。假设我们有以下与之前类似的设置，但注意 Wasm 模块通过 "env" 说明符进行导入。

toolkit.wat
(module
  (import "env" "get_time_in_seconds" (func $get_time (result i32)))

  (func (export "getValue") (result i32)
    call $get_time
  )
)
env.ts
function getTimeInSeconds() {
  return Date.now() / 1000;
}

export { getTimeInSeconds as get_time_in_seconds };
main.ts
import { getValue } from "./toolkit.wasm";

console.log(getValue());

> wat2wasm toolkit.wat
> deno run main.ts
error: Relative import path "env" not prefixed with / or ./ or ../
    at file:///.../toolkit.wasm

这并不是很方便，因为我们希望它导入 "./env.ts"。

幸运的是，通过在 deno.json 中通过 导入映射 将说明符映射，可以很简单地使其工作：

deno.json
{
  "imports": {
    "env": "./env.ts"
  }
}

现在它可以正常工作：

> deno run main.ts
1732148355

通过 WebAssembly API 使用 WebAssembly Jump to heading

要在 Deno 中运行 WebAssembly，您只需要一个要运行的 Wasm 模块。以下模块导出一个 main 函数，该函数在调用时仅返回 42：

// deno-fmt-ignore
const wasmCode = new Uint8Array([
  0, 97, 115, 109, 1, 0, 0, 0, 1, 133, 128, 128, 128, 0, 1, 96, 0, 1, 127,
  3, 130, 128, 128, 128, 0, 1, 0, 4, 132, 128, 128, 128, 0, 1, 112, 0, 0,
  5, 131, 128, 128, 128, 0, 1, 0, 1, 6, 129, 128, 128, 128, 0, 0, 7, 145,
  128, 128, 128, 0, 2, 6, 109, 101, 109, 111, 114, 121, 2, 0, 4, 109, 97,
  105, 110, 0, 0, 10, 138, 128, 128, 128, 0, 1, 132, 128, 128, 128, 0, 0,
  65, 42, 11
]);

const wasmModule = new WebAssembly.Module(wasmCode);

const wasmInstance = new WebAssembly.Instance(wasmModule);

const main = wasmInstance.exports.main as CallableFunction;
console.log(main().toString());

为了通过 WebAssembly API 加载 WebAssembly，需要执行以下步骤：

  1. 获取二进制文件（通常为 .wasm 文件，尽管我们现在使用一个简单的字节数组）
  2. 将二进制文件编译为 WebAssembly.Module 对象
  3. 实例化 WebAssembly 模块

WebAssembly 是一种二进制数据格式，旨在不易于人类阅读，也不应手动编写。您的 .wasm 文件应由如 Rust、Go 或 AssemblyScript 等语言的编译器生成。

例如，编译成上述字节的 Rust 程序可能看起来像这样：

#[no_mangle]
pub fn main() -> u32 { // u32 代表使用 32 位内存的无符号整数。
  42
}

使用流式 WebAssembly API Jump to heading

获取、编译和实例化 WebAssembly 模块的 最有效 方法是使用 WebAssembly API 的流式变体。例如，您可以使用 instantiateStreaming 结合 fetch 一次性执行这三步：

const { instance, module } = await WebAssembly.instantiateStreaming(
  fetch("https://wpt.live/wasm/incrementer.wasm"),
);

const increment = instance.exports.increment as (input: number) => number;
console.log(increment(41));

请注意，.wasm 文件必须使用 application/wasm MIME 类型提供。如果您希望在实例化之前对模块执行其他操作，您可以改为使用 compileStreaming：

const module = await WebAssembly.compileStreaming(
  fetch("https://wpt.live/wasm/incrementer.wasm"),
);

/* do some more stuff */

const instance = await WebAssembly.instantiate(module);
instance.exports.increment as (input: number) => number;

如果由于某种原因您无法使用流式方法，则可以回退到效率较低的 compile 和 instantiate 方法。

有关流式方法为何更高效的更深入了解，请 查看这篇文章。

WebAssembly API Jump to heading

有关 WebAssembly API 所有部分的更多信息，请参见 Deno 参考指南 和 MDN。

处理非数值类型 Jump to heading

本文档中的代码示例仅在 WebAssembly 模块中使用了数值类型。要使用更复杂的类型（例如字符串或类）运行 WebAssembly，您将需要使用生成 JavaScript 和编译到 WebAssembly 的语言之间的类型绑定的工具。

关于如何在 JavaScript 和 Rust 之间创建类型绑定，将其编译为二进制并从 JavaScript 程序调用的示例可以在 MDN 中找到。

如果您计划在 Rust+WebAssembly 中进行大量 Web API 工作，您可能会发现 web_sys 和 js_sys Rust crate 非常有用。web_sys 包含对 Deno 中可用的大多数 Web API 的绑定，而 js_sys 提供对 JavaScript 标准内置对象的绑定。

优化 Jump to heading

对于生产构建，您可以对 WebAssembly 二进制文件进行优化。如果您通过网络提供二进制文件，则优化大小可以带来实际差异。如果您主要在服务器上执行 WebAssembly 以执行计算密集型任务，优化速度可能是有利的。您可以在这里找到关于优化（生产）构建的好指南 here。此外， rust-wasm 组 还有一份可以用来优化和处理 WebAssembly 二进制文件的工具列表。

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