编译C/C++为WebAssembly

当你在用C/C++之类的语言编写模块时，你可以使用Emscripten来将它编译到WebAssembly。让我们来看看它是如何工作的。

Emscripten 环境安装

首先，让我们来配置所需要的开发环境。

所需条件

你需要将下列工具安装在您的电脑上，首先让我们确认下都有哪些。

注意: 在Windows下您可能需要pywin32，为了降低安装pywin32可能遇到的错误，请使用管理员权限在cmd内运行安装程序。

编译Emscripten

接下来，您需要通过源码自己编译一个Emscripten。运行下列命令来自动化地使用Emscripten SDK。(在你想保存Emscripten的文件夹下运行)。

git clone https://github.com/juj/emsdk.git
cd emsdk

# 在 Linux 或者 Mac OS X 上
./emsdk install --build=Release sdk-incoming-64bit binaryen-master-64bit
./emsdk activate --global --build=Release sdk-incoming-64bit binaryen-master-64bit

# 在 Windows 上
emsdk install --build=Release sdk-incoming-64bit binaryen-master-64bit
emsdk activate --global --build=Release sdk-incoming-64bit binaryen-master-64bit

# 注意：Windows 版本的 Visual Studio 2017 已经被支持，但需要在 emsdk install 需要追加 --vs2017 参数。

安装过程可以会花上一点时间，是时候去休息一下。安装程序会设置所有Emscripten运行所需要的环境变量。

注意: –global标识会让PATH变量在全局被设置，所以接下来所打开的终端或者命令行窗口都会被设置。如果您仅仅想让Emscripten在当前窗口生效，就删掉这个标识。

注意: 每当您想要使用Emscripten时，尝试从远程更新最新的emscripten代码是个很好的习惯（运行git pull）。如果有更新，重新执行 install 和 activate命令。这样就可以确保您使用的Emscripten一直保持最新。

现在让我们进入emsdk文件夹，输入以下命令来让你进入接下来的流程，编译一个样例C程序到asm.js或者wasm。

# on Linux or Mac OS X
source ./emsdk_env.sh

# on Windows
emsdk_env.bat

编译样例代码

现在环境配置完毕，让我们看看如何使用它把C代码编译到Emscripten。当使用Emscripten来编译的时候有很多种不同的选择，我们介绍其中主要的2种：

  • 编译到 wasm 并且生成一个用来运行我们代码的HTML，将所有 wasm 在web环境下运行所需要的 “胶水” JavaScript代码都添加进去。
  • 编译到 wasm 然后仅仅生成 JavaScript。

让我们一个一个看看。

生成 HTML 和 JavaScript

我们先来看一个最简单的例子，通过这个，你可以使用Emscripten来将任何代码生成到WebAssembly，然后在浏览器上运行。

  1. 首先我们需要编译一段样例代码。将下方的C代码复制一份然后命名为hello.c保存在一个新的文件夹内。 
     #include <stdio.h>

 int main(int argc, char ** argv) {
   printf("Hello World\n");
 }
  2. 现在，转到一个已经配置过Emscripten编译环境的终端窗口中，进入刚刚保存hello.c文件的文件夹中，然后运行下列命令： 
    emcc hello.c -s WASM=1 -o hello.html

下面列出了我们命令中选项的细节：

  • -s WASM=1 — 指定我们想要的wasm输出形式。如果我们不指定这个选项，Emscripten默认将只会生成asm.js。
  • -o hello.html — 指定这个选项将会生成HTML页面来运行我们的代码，并且会生成wasm模块，以及编译和实例化wasm模块所需要的“胶水”js代码，这样我们就可以直接在web环境中使用了。

这个时候在您的源码文件夹应该有下列文件:

  • hello.wasm 二进制的wasm模块代码
  • hello.js 一个包含了用来在原生C函数和JavaScript/wasm之间转换的胶水代码的JavaScript文件
  • hello.html 一个用来加载，编译，实例化你的wasm代码并且将它输出在浏览器显示上的一个HTML文件

运行你的例子

现在使用一个支持 WebAssembly 的浏览器，加载生成的 hello.html。

提示：Firefox 52+ 和 Chrome 57+ 和最新版本的 Opera已经默认启用，你也可以在Firefox 47+中通过在about:config页面启用javascript.options.wasm字段获得支持，Chrome51+ 和 Opera 38+ 可以在chrome://flags 页面启用Experimental WebAssembly 选项以支持WebAssembly。

如果一切顺利，你应该可以在页面上的 Emscripten 控制台和 浏览器控制台中看到 “Hello World” 的输出。

恭喜！你已经成功将 C 代码编译成 JavaScript 并且在浏览器中执行了！

使用自定义HTML模板

有些时候你可能想要使用一个自定义的 HTML 模板。让我们看看怎么实现。

  1. 首先，在一个新文件夹中保存以下 C 代码到 hello2.c 中： 
    #include <stdio.h>

int main(int argc, char ** argv) {
    printf("Hello World\n");
}
  2. 在emsdk 中搜索一个叫做shell_minimal.html的文件，然后复制它到刚刚创建的目录下的html_template文件夹。 
    mkdir html_template
cp ~/emsdk/emscripten/1.38.15/src/shell_minimal.html html_template
  3. 现在使用你的Emscripten编译器环境的终端窗口进入你的新目录，然后运行下面的命令： 
    emcc -o hello2.html hello2.c -O3 -s WASM=1 --shell-file html_template/shell_minimal.html

    这次使用的选项略有不同：

    • 我们使用了-o hello2.html，这意味编译器将仍然输出 js 胶水代码和 html 文件。
    • 我们还使用了--shell-file html_template/shell_minimal.html，这指定了您要运行的例子使用 HTML 页面模板。
  4. 下面让我们来运行这个例子。上面的命令已经生成了hello2.html，内容和我们使用的模板非常相像，只不过多加了一些 js胶水和加载wasm文件的代码。在浏览器中打开它，你会看到与上一个例子相同的输出。

注意： 通过用.js取代.htm(l)作为文件后缀名，你就可以得到只有JavaScript的输出文件，而不再是完整的HTML文件。例如：emcc -o hello2.js hello2.c -O3 -s WASM=1. 你可以完全从零开始创建你自己的HTML文件。尽管如此，不推荐这样做。因为Emscripten需要大量的JavaScript“胶水”代码从而能够处理内存分配、内存泄漏以及大量的其他问题。这些问题都已经在提供的模板中得到了处理。使用模板要比自己编写模板要容易得多。不过，当对模板所做的事情越来越熟悉的时候，你就能够按照自己的需要创建定制化的模板了。

调用一个定义在C中的自定义方法

如果需要调用一个在 C 语言自定义的函数，你可以使用 Emscripten中的ccall() 函数，以及EMSCRIPTEN_KEEPALIVE声明（将你的函数添加到导出函数列表中（详见Why do functions in my C/C++ source code vanish when I compile to JavaScript, and/or I get No functions to process?））。

接下来让我们看看这是怎么实现的。

  1. 首先，将以下代码在新目录中保存为hello3.c ： 
    #include <stdio.h>
#include <emscripten/emscripten.h>

int main(int argc, char ** argv) {
    printf("Hello World\n");
}

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

int EMSCRIPTEN_KEEPALIVE myFunction(int argc, char ** argv) {
  printf("我的函数已被调用\n");
}

#ifdef __cplusplus
}
#endif

    默认情况下，Emscripten 生成的代码只会调用main()函数，其它的函数将被视为无用代码。在一个函数名之前添加EMSCRIPTEN_KEEPALIVE能够防止这样的事情发生。你需要导入emscripten.h库来使用EMSCRIPTEN_KEEPALIVE。

    注意: 为了保证万一你想在 C++代码中引用这些代码时代码可以正常工作，我们添加了#ifdef代码块。由于 C 与 C++中名字修饰规则的差异，添加的代码块有可能产生问题，但目前我们设置了这一额外的代码块以保证你使用C++ 时，这些代码会被视为外部 C 语言函数。

  2. 为了方便起见，现在将html_template/shell_minimal.html也添加到这一目录（但在实际开发环境中你肯定需要将其放到某一特定位置）。

  3. 运行以下命令编译：(注意由于使用ccall函数，需要添加指定参数) 
    emcc -o hello3.html hello3.c -O3 -s WASM=1 -s "EXTRA_EXPORTED_RUNTIME_METHODS=['ccall']" --shell-file html_template/shell_minimal.html

  4. 如果你在浏览器中在此加载实例，你将看到和之前相同的结果。

  5. 现在我们需要运行新的myFunction() JavaScript函数。首先，按照以下实例添加一个 <button>，就在<script type='text/javascript'>开头标签之前。 
    <button class="mybutton">运行我的函数</button>
  6. 现在在最后一个 <script>元素 （就在</script> 关闭标签之前）中添加以下代码： 
    document.querySelector('.mybutton').addEventListener('click', function(){
  alert('检查控制台');
  var result = Module.ccall('myFunction', // name of C function
                             null, // return type
                             null, // argument types
                             null); // arguments
});

    以上就是如何使用ccall()调用导出的函数的方式。

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