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使用WebAssembly在Rust中尝试打印“Hello World”时出现链接错误

javascriptrustwebassembly
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我试图运行一个使用WebAssembly制作的Rust hello world程序，但是当我尝试加载程序时，出现了错误信息。
我找到一些教程，并成功地运行了它们。问题在于，它们使用Emscripten来创建JavaScript和HTML以加载代码，但是这些JavaScript和HTML包含大量的样板和其他内容。我有点迷失了，希望尝试获取一个真正简单的示例，我自己来加载它。
我运行以下命令编译hello.wasm：
echo 'fn main() { println!("Hello, Emscripten!"); }' > hello.rs
rustc --target=wasm32-unknown-emscripten hello.rs

为了加载hello.wasm，我采用了Mozilla WebAssembly文档中的示例并尝试运行它。
var importObject = {
  imports: {
    imported_func: function(arg) {
      console.log(arg);
    }
  }
};

fetch('hello.wasm').then(response =>
  response.arrayBuffer()
).then(bytes =>
  WebAssembly.instantiate(bytes, importObject)
).then(results => {
  // Do something with the compiled results!
});

WebAssembly.instantiate 崩溃：

LinkError: Import #0 module="env" error: module is not an object or function

我发现这个错误与某些缺失有关，而样板代码应该加载它，但是查看自动生成的HTML和JavaScript，我无法确定具体是什么。

1个回答
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概述

您需要定义一系列由WASM模块导入的函数和值。当WASM模块导入未正确定义的内容时，会出现链接器错误。Emscripten生成了大量JS代码来定义WASM模块所需的所有导入项（在这种情况下，“容易”，因为Emscripten还生成了WASM模块本身）。

目前，您可以使用Emscripten运行时（JS文件），或者自己完成很多工作。

我将尝试更详细地解释，请耐心等待：

汇编语言和WASM

汇编语言是机器码的可读形式（但这两个术语通常可以互换使用，因此在本文中我们也不会在意，只称之为汇编语言）。汇编语言是为机器/CPU执行而设计的，因此它非常简单。汇编语言基本上是一系列指令，每条指令都执行特定的微小操作。例如，有一个指令用于将两个数字相加，一个指令用于执行不同地址上的指令等等。

值得注意的是，缺少一个print指令。打印功能完全处于不同的抽象层级，并且执行的操作比单个指令复杂得多。此外，“打印”是什么意思？我们期望程序可以访问某种控制台。重要的是： WASM没有print指令或类似的东西！

像打印这样的操作需要由环境提供。对于大多数程序和计算机科学的大部分来说，这个环境就是操作系统。它管理着“控制台”，并且可以让你进行打印操作。然而，你的WASM程序的直接环境是浏览器！所以浏览器需要为您提供一种打印的方式。

链接

链接是将不同模块/编译单元之间的导入和导出连接（“解析”）到一起的过程。例如，在Rust中使用extern crate以及在C++中编译多个.cpp文件时都需要进行链接。

当你实例化一个WASM模块时，链接也是必要的，因为该模块可能具有导入项。这些导入项需要在执行模块之前解析。

那么你的模块是否具有导入项呢？我们来看看！您可以使用工具wasm-dis（反汇编器）将二进制wasm代码转换为更易读的汇编代码：$ wasm-dis hello.wasm > hello.wast。查看该文件，我们可以看到以下内容：

(import "env" "DYNAMICTOP_PTR" (global $import$0 i32))
(import "env" "STACKTOP" (global $import$1 i32))
(import "env" "STACK_MAX" (global $import$2 i32))
(import "env" "abort" (func $import$3 (param i32)))
...
(58 more)

即使不知道如何阅读这个 wast 格式，我们也可以做出合理的猜测并且假设你的模块确实导入了一些东西。我们应该已经知道了，因为我们想要打印并且没有 print 指令！
（你可能会想知道为什么没有一个 (import "env" "print" ...)。我无法完全解释，但原因基本上是：它比那更复杂。Emscripten 只使用了一小部分重要的导入，并使用这些导入来访问环境中的其他函数。）

与 WASM (和 Emscripten) 链接

在 WASM 中进行链接是通过 WebAssembly.instantiate() 方法 完成的。正如所链接的文档中所示，此方法需要一个 importObject。如果在此对象中未定义每个 WASM 模块的导入函数/值，则会导致 WebAssembly.LinkError。这很有道理。
如果您想实例化由文件hello.wasm定义的WASM模块，则必须定义这62个导入项中的所有内容。这似乎非常麻烦，对吧？实际上，您不需要真正去做那些事情：这就是为什么Emscripten会为您生成必要的JS代码！Emscripten生成的WASM模块应该使用Emscripten生成的JS加载器进行加载！

在普通程序中打印？

值得一提的是，我们可以看看在本地环境（操作系统）运行的程序如何打印。它们肯定也需要与环境（即操作系统）链接，对吧？其实并不是。

虽然编程语言如Rust、C和C++确实有一个用于打印的标准库，但这个标准库并不是操作系统的一部分。它只是使用操作系统本身。最终，为了打印，使用了syscall。Syscall使用CPU中断来调用操作系统的函数。这有一些优点（例如，您无需将程序与操作系统链接），但也有一些重要的缺点（例如，速度不太快）。

据我所知，这些类型的syscalls在WASM中不可能（至少目前不可能）。

不使用Emscripten

编译为WASM需要两个主要的步骤：

  1. WASM代码生成：编译器必须输出WASM代码。
  2. 链接：由于通常有多个crate，我们需要进行链接（如上所述）。

Emscripten可以完成以上两个步骤¹，并且可以将代码生成与链接匹配，因为这两个部分都是由Emscripten完成的。是否有替代方案？

是的！你需要寻找的是Rust的wasm32-unknown-unknown目标。该目标使用LLVM的WASM后端来进行代码生成。使用此目标，您可以完全不使用Emscripten生成小型的WASM模块。更重要的是：您还可以自己编写JS加载程序，因为您可以决定导入内容，没有任何魔法添加。

要了解更多关于这个令人兴奋的主题的信息，我建议您访问hellorust.com。在该网站上，您可以找到简单的示例和设置构建环境的说明。

¹ Emscripten不能直接生成WASM。它会生成asm.js代码，然后将其转换为WASM。

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