WebAssembly 入门课
于航
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WebAssembly 入门课
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13 | LLVM:如何将自定义的语言编译到 WebAssembly?

你好,我是于航。
应用 Wasm 的常见方式有几种类型,一种方式是通过 Web 浏览器提供的 JavaScript API 与 Web API ,来在 Web 应用中调用从 Wasm 模块中导出的函数。通过这种方式,我们可以充分利用 Wasm 的安全、高效及可移植性等优势。
另一种方式是通过 WASI 抽象系统调用接口,以便在 out-of-web 应用中使用 Wasm。这种使用方式与 Web 端大同小异,不过区别是可以借助底层运行时的能力,使得我们构建出的 Wasm 应用可以在 Web 浏览器外的 Native 环境中与操作系统打交道,并同样享受着 Wasm 本身所带来的安全、高效及可移植性。
而今天我们要介绍的另外一个 Wasm 的应用场景,则相对有些特殊。在大多数时候,我们都是将由诸如 C/C++ 以及 Rust 等语言编写的源代码,编译至 Wasm 字节码格式来使用。假设此时我们想要设计开发一款自定义的静态编程语言,那么怎样才能够方便快捷地为它的编译器添加一个能力,可以让编译器支持将 Wasm 作为编译目标呢?
关于这个问题,我们要先从传统的编译器链路开始说起。

传统编译器链路

对于传统的静态语言编译器来说,通常会采用较为流行的“三段式”链路结构。如下图所示,三段式结构分别对应着整个编译器链路中三个最为重要的组成部分:编译器前端(Compiler Frontend)、中间代码优化器(Optimizer),以及编译器后端(Compiler Backend)。
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本文深入介绍了如何利用LLVM工具链将自定义语言编译到WebAssembly(Wasm)的过程。通过讲解Wasm的常见应用方式和LLVM-IR在编译器链路中的作用,文章展示了如何利用LLVM工具集中的组件来支持不同源语言和目标平台的编译,以及如何利用LLVM-IR作为纽带来连接整个编译器链路的各个组成部分。文章还介绍了通过LLVM工具链提供的命令行工具和组件库,将C/C++代码编译成Wasm字节码格式的过程。最后,文章总结了LLVM的优势和作用,为读者提供了对将自定义语言编译到Wasm的整体认识和理解。整篇文章深入浅出,为读者提供了全面的技术指导,使其能够快速了解和掌握相关知识。

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  • 军秋
    使用llc编译后可以在浏览器中运行了吗?好emscripten编译上有什么差异?

    作者回复: 可以使用,不过只能够使用没有系统调用的 Wasm 模块版本,对 wasi-libc 的支持目前还不是很完善。相比 Emscripten 来说,直接使用 LLVM 的版本会有比较多的冗余字节码,且编译流程较为复杂,比如需要使用单独的 wasm-ld 进行链接以导出 C/C++ 代码中的函数。而 Emscripten 则会帮助你简化整个编译流程到 emcc 中,同时也会自动生成可用的 JavaScript Glue 来帮助你简化 Wasm 模块的使用方式。相较之下,LLVM 就不会帮你去模拟 Web 上的 POSIX 环境了。因此诸如 fopen 这些函数在通过 LLVM 编译到 Wasm 后就无法直接在 Web 浏览器上使用了。

    2020-10-06
    2
    4
  • 施天助
    请教于老师,我mac里没有wasm32 或 wasm64的目标怎么安装呢? 有其他同学知道吗

    作者回复: 这两个都是虚拟 ISA,不跟你计算机的实际硬件结构绑定。你在编译 LLVM 的时候应该可以选择是否启用 Wasm 作为后端目标。可以参考这里:https://gist.github.com/yurydelendik/4eeff8248aeb14ce763e

    2022-05-03
  • 鹦鹉
    类似操作系统的 32 位与 64 位之分. 简而言之, wasm32 与 wasm64 的区别主要在于内存寻址范围的不同, 对于 wasm32 仅能对 2 的 32 次方(大约 4GB) 的线性内存范围进行寻址, 而 wasm64 能够在更大范围的内存中寻址. 虽然现在我们的操作系统基本都是 64 位, 但对于 wasm 来说, 区分 wasm32 和 wasm64 两个编译目标的主要的原因在于: 绝大多数 wasm 应用都不需要使用到超过 4GB 的内存. 参考: https://webassembly.org/docs/faq/
    2020-10-02
    8
  • llc add.ll -filetype=obj -mtriple=wasm64 -o add1.wasm 在 Mac 平台 执行这行命令,生成 wasm64 的目标代码,提示 不支持的 LLVM ERROR: 64-bit WebAssembly (wasm64) is not currently supported 版本信息: LLVM (http://llvm.org/): LLVM version 10.0.1 Optimized build. Default target: x86_64-apple-darwin19.3.0 Host CPU: skylake
    2020-10-07
    3
  • 存在 wasm32 和 wasm64的平台, 应该可以操作系统 中存在64和32 位的原因是一样的 1: 64 有更大的 CPU 位宽,可以进行更大的数值的计算 2: 内存寻址空间大小不一样
    2020-10-07
    1
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