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【【网址】】/blog/2017/09/asmjs_emscripten.html

作者：?阮一峰

日期：?2017年9月 7日

Web 技术突飞猛进，但是有一个领域一直无法突破 ---- 游戏。

游戏的性能要求非常高，一些大型游戏连 PC 跑起来都很吃力，更不要提在浏览器的沙盒模型里跑了！但是，尽管很困难，许多开发者始终没放弃，希望让浏览器运行 3D 游戏。

2012年，Mozilla 的工程师?Alon Zakai?在研究 LLVM 编译器时突发奇想：许多 3D 游戏都是用 C / C++ 语言写的，如果能将 C / C++ 语言编译成 JavaScript 代码，它们不就能在浏览器里运行了吗？众所周知，JavaScript 的基本语法与 C 语言高度相似。

于是，他开始研究怎么才能实现这个目标，为此专门做了一个编译器项目?【【淘密令】】。这个编译器可以将 C / C++ 代码编译成 JS 代码，但不是普通的 JS，而是一种叫做?asm.js?的 JavaScript 变体。

本文就将介绍 asm.js 和 【【淘密令】】 的基本用法，介绍如何将 C / C++ 转成 JS。

C / C++ 编译成 JS 有两个最大的困难。

• C / C++ 是静态类型语言，而 JS 是动态类型语言。
• C / C++ 是手动内存管理，而 JS 依靠垃圾回收机制。

asm.js 就是为了解决这两个问题而设计的：它的变量一律都是静态类型，并且取消垃圾回收机制。除了这两点，它与 JavaScript 并无差异，也就是说，asm.js 是 JavaScript 的一个严格的子集，只能使用后者的一部分语法。

一旦 JavaScript 引擎发现运行的是 asm.js，就知道这是经过优化的代码，可以跳过语法分析这一步，直接转成汇编语言。另外，浏览器还会调用 WebGL 通过 GPU 执行 asm.js，即 asm.js 的执行引擎与普通的 JavaScript 脚本不同。这些都是 asm.js 运行较快的原因。据称，asm.js 在浏览器里的运行速度，大约是原生代码的50%左右。

下面就依次介绍 asm.js 的两大语法特点。

asm.js 只提供两种数据类型。

• 32位带符号整数
• 64位带符号浮点数

?

其他数据类型，比如字符串、布尔值或者对象，asm.js 一概不提供。它们都是以数值的形式存在，保存在内存中，通过?TypedArray?调用。

如果变量的类型要在运行时确定，asm.js 就要求事先声明类型，并且不得改变，这样就节省了类型判断的时间。

asm.js 的类型声明有固定写法，表示整数，表示浮点数。

上面代码中，变量声明为整数，声明为浮点数。支持 asm.js 的引擎一看到，就知道是整数，然后采用 asm.js 的机制处理。如果引擎不支持 asm.js 也没关系，这段代码照样可以运行，最后得到的还是同样的结果。

再看下面的例子。

上面代码中，写法一是普通的 JavaScript，变量只有在运行时才能知道类型，这样就很慢了，写法二是 asm.js，在声明时就知道是整数，速度就提高了。

函数的参数和返回值，都要用这种方式指定类型。

上面代码中，除了参数和需要声明类型，函数的返回值也需要声明类型。

asm.js 没有垃圾回收机制，所有内存操作都由程序员自己控制。asm.js 通过 TypedArray 直接读写内存。

下面就是直接读写内存的例子。

如果涉及到指针，也是一样处理。

上面的代码编译成 asm.js，就是下面这样。

如果你对 JS 比较了解，可能知道还有一种叫做 WebAssembly 的技术，也能将 C / C++ 转成 JS 引擎可以运行的代码。那么它与 asm.js 有何区别呢？

回答是，两者的功能基本一致，就是转出来的代码不一样：asm.js 是文本，WebAssembly 是二进制字节码，因此运行速度更快、体积更小。从长远来看，WebAssembly 的前景更光明。

但是，这并不意味着 asm.js 肯定会被淘汰，因为它有两个优点：首先，它是文本，人类可读，比较直观；其次，所有浏览器都支持 asm.js，不会有兼容性问题。

虽然 asm.js 可以手写，但是它从来就是编译器的目标语言，要通过编译产生。目前，生成 asm.js 的主要工具是?【【淘密令】】。

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【【淘密令】】 的底层是 LLVM 编译器，理论上任何可以生成 LLVM IR（【【微信】】tation）的语言，都可以编译生成 asm.js。 但是实际上，【【淘密令】】 几乎只用于将 C / C++ 代码编译生成 asm.js。

?

【【淘密令】】 的安装可以根据官方文档。由于依赖较多，安装起来比较麻烦，我发现更方便的方法是安装 SDK。

你可以按照下面的步骤操作。

注意，最后一行非常重要。每次重新登陆或者新建 Shell 窗口，都要执行一次这行命令。

首先，新建一个最简单的 C++ 程序。

然后，将这个程序转成 asm.js。

上面代码中，命令用于编译源码，默认生成。使用 Node 执行，就会在命令行输出 Hello World。

注意，asm.js 默认自动执行函数。

是 【【淘密令】】 的编译命令。它的用法非常简单。

【【淘密令】】 允许 C / C++ 代码直接调用 JavaScript。

新建一个文件，写入下面的代码。

是一个宏，会调用嵌入的 JavaScript 代码。注意，JavaScript 代码要写在大括号里面。

然后，将这个程序编译成 asm.js。

浏览器打开，就会跳出对话框。

【【淘密令】】 允许 C / C++ 代码与 JavaScript 通信。

新建一个文件，写入下面的代码。

上面代码中，表示 JavaScript 代码返回的是一个整数，它的参数里面的表示第一个参数，表示第二个参数，以此类推。的其他参数会按照顺序，传入 JavaScript 表达式。

然后，将这个程序编译成 asm.js。

浏览器打开网页，会显示。

【【淘密令】】 提供以下宏。

• EM_ASM：调用 JS 代码，没有参数，也没有返回值。
• EMASMARGS：调用 JS 代码，可以有任意个参数，但是没有返回值。
• EMASMINT：调用 JS 代码，可以有任意个参数，返回一个整数。
• EMASMDOUBLE：调用 JS 代码，可以有任意个参数，返回一个双精度浮点数。
• EMASMINT_V：调用 JS 代码，没有参数，返回一个整数。
• EMASMDOUBLE_V：调用 JS 代码，没有参数，返回一个双精度浮点数。

下面是一个的例子。新建文件，写入下面的代码。

上面代码中，我们将一个字符串传入 JS 代码。由于没有返回值，所以使用。另外，我们都知道，在 C / C++ 里面，字符串是一个字符数组，所以要调用方法将字符数组转成 JS 的字符串。

接着，将这个程序转成 asm.js。

浏览器打开，会跳出对话框"【【淘密令】】++!"。

JS 代码也可以调用 C / C++ 代码。新建一个文件，写入下面的代码。

上面代码中，执行 JS 代码，里面有一个 C 语言函数。这个函数必须放在代码块之中定义，而且 JS 代码还要用方法引入这个函数。

接受三个参数，含义如下。

• C 函数的名称，放在引号之中。
• C 函数返回值的类型。如果没有返回值，可以把类型写成。
• 函数参数类型的数组。

除了，还有一个方法，可以在 JS 代码之中调用 C 函数。

回到前面的示例，现在将编译成 asm.js。

注意，编译命令里面要用参数给出输出的函数名数组，而且函数名前面加下划线。本例只输出两个 C 函数，所以要写成。

浏览器打开，就会看到弹出的对话框里面显示下面的内容。

另一种情况是输出 C 函数，供网页里面的 JavaScript 脚本调用。 新建一个文件，写入下面的代码。

上面代码中，是一个 C 函数，放在代码块里面，就可以对外输出。

然后，编译这个函数。

上面代码中，参数告诉编译器，代码里面需要输出的函数名。函数名前面要加下划线。

接着，写一个网页，加载刚刚生成的。

浏览器打开这个网页，就可以看到了。

如果执行环境不是浏览器，而是 Node，那么调用 C 函数就更方便了。新建一个文件，写入下面的代码。

然后，将这个脚本编译成 asm.js。

接着，写一个 Node 脚本。

上面代码中，Node 脚本调用 C 函数有两种方法，一种是使用下划线函数名调用，另一种使用方法调用。

运行这个脚本，就可以看到命令行的输出。

asm.js 不仅能让浏览器运行?3D 游戏，还可以运行各种服务器软件，比如?Lua、Ruby?和?SQLite。 这意味着很多工具和算法，都可以使用现成的代码，不用重新写一遍。

另外，由于 asm.js 的运行速度较快，所以一些计算密集型的操作（比如计算 Hash）可以使用 C / C++ 实现，再在 JS 中调用它们。

真实的转码实例可以看一下?gzlib?的编译，参考它的?Makefile?怎么写。

• asm.js, by Wikipedia
• 【【淘密令】】 & asm.js: C++'s role in the modern web, by Alon Zakai
• 【【淘密令】】 Tutorial, by 【【淘密令】】
• Asm.js: The Ja【【微信】】t, by John Resig
• An Introduction to Web De【【微信】】ten, by Charles Ofria
• Interacting with code, by 【【淘密令】】
• WebAssembly: A New Hope, by Philipp Spiess and James Swift
• Understanding asm.js, by Afshin Mehrabani

（完）

• 版权声明：自由转载-非商用-非衍生-保持署名（创意共享3.0许可证）
• 发表日期：?2017年9月 7日

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