WASM栈虚拟机
WASM简介
- wat是比较可读的汇编文件
- wasm的wat编译得到的结果
顾名思义, 它是某种汇编语法: 即人类不友好, 但机器友好。对人类比较友好的格式就称为WAT(WebAssembly Text Format)形如:
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| (module
(func $main
i32.const 3
unreachable
)
(start $main)
)
|
汇编代码还需要编译成二进制才能够执行, wasm的二进制就称为(后缀)wasm。我们可以使用本地的wat2wasm也可以使用在线编译
编译好的二进制文件丢入wasm虚拟机执行。
基于栈的虚拟机
JVM也是stack base的
回想用C语言实现一个计算器的算法, 很多都是使用栈的方式实现的。比如a + b + c, 操作数a, b, c分别压栈, 然后对与操作符号+, 我另栈顶的b,c出栈, 然后将b+c结果压栈。
stack base的虚拟机的原理就类似上述过程。
指令
一元运算
每次从栈中取出一个操作数, 然后将运算结果压栈。如统计二进制1的个数等
- i32.clz: 最左边连续1的个数
- i32.ctz: 最右边连续1的个数
- i32.popcnt: 二进制1的个数(32bit长)
- i32.eqz: 整数为0则压入1, 否则压入0
- 同理i64
- 其他
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| (module
(func $main
i32.const 2248752 ;; 00000000 00100010 01010000 00110000
i32.clz
unreachable
i32.const 2248752
i32.ctz
unreachable
i32.const 2248752
i32.popcnt
unreachable
i32.const 2248752
i32.eqz
unreachable
i32.const 0
i32.eqz
unreachable
)
(start $main)
)
|
二元运算
每次从栈中取出两个操作数, 然后将运算结果压栈。如加减乘除与或非等。虽然栈的后进先出, 但是wasm会稍微调整一下顺序, 如果a/b栈顶为b, 如果结果是b/a就出问题了。
- i32.add
- i32.sub
- i32.mul
- f32.div
- i32.rotl循环左移
- …
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| (module
(func $main
i32.const 16
i32.const 11
i32.add
unreachable
i32.const 16
i32.const 11
i32.sub
unreachable
)
(start $main)
)
|
跳转指令与Block
stack base怎么做跳转呢?
一个简单是理解是类比函数调用: 函数调用会开辟自己的调用栈, 结束后清空。所以就是说stack base vm可以在跳转指令时开辟一个空间(block)去执行, block执行完成可以将执行结果压栈, 然后回到上一层block。
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| (module
(func $main
block $name (result i32)
i32.const 5
end
unreachable
)
(start $main)
)
|
$标记的是label名, 后续跳转会用到(result i32)标记返回值
存储空间
虽说是stack base, 但是对于要持久存储的数据还是要有一个独立空间的
全局变量声明
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| ;; 不可变匿名全局变量
(module
(global i32 i32.const 5)
)
;; 可变匿名
(module
(global (mut i32) i32.const 5)
)
;; 命名全局变量
(module
(global $name (mut i32) i32.const 5)
)
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局部变量只能在函数内部不区分可变性, 也是自动从0编号, 也可以使用$命名
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| (module
(func (local $aaa i32) (local $bbb f32) (local i32)
i32.const 5
drop
)
)
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变量自动从0编号, 使用特殊指令获取: get_global id, set_global id, get_local id等
堆(内存)
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| ;; 指定初始的(最小, 最大)值
(module
(memory 1 5)
)
;; 另一种声明方式
(module
(memory (data "Hello\0A\00"))
)
(module
(memory (data "\0A\01\00\00\00"))
(func $main
i32.const 0
i32.load offset=1 ;; 加载到栈上的变量中, 即const 0
unreachable
i32.const 0
i32.load
unreachable
)
(start $main)
)
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可以使用指令增加内存和读写内存
函数
格式如下, 同样是自动编号, 使用call id调用
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| (module
;; 有名局部变量
(func $bbb (param $a i32) (param f32) (param $b i32)
get_local $a
get_local $b
i32.add
get_local 1
unreachable
)
(func $aaa (param i32 f32 i32)
get_local 0
get_local 2
i32.add
get_local 1
unreachable
)
(func $main
i32.const 5
f32.const 3.14
i32.const 8
call $aaa
i32.const 3
unreachable
)
(start $main)
)
|
略
