WebAssembly - Dynamic Linking

A vinculação dinâmica é o processo no qual dois ou mais módulos serão vinculados durante a execução.

Para demonstrar como funciona a vinculação dinâmica, vamos usar o programa C e compilá-lo para wasm usando Ecmascript sdk.

Então aqui temos -

test1.c

int test1(){ 
   return 100; 
}

test2.c

int test2(){ 
   return 200; 
}

main.c

#include <stdio.h>

int test1(); 
int test2();
int main() { 
   int result = test1() + test2(); 
   return result; 
}

No código main.c, ele usa test1 () e test2 (), que são definidos em test1.ce test2.c. Vamos verificar como vincular esses módulos no WebAssembly.

O comando para compilar o código acima é o seguinte: use SIDE_MODULE = 1 para vinculação dinâmica, conforme mostrado no comando.

emcc test1.c test2.c main.c -s SIDE_MODULE=1 -o maintest.wasm

Usando WasmtoWat, que está disponível em https://webassembly.github.io/wabt/demo/wasm2wat/, obterá o formato de texto WebAssembly de maintest.wasm.

(module 
   (type $t0 (func (result i32))) (type $t1 (func)) 
   (type $t2 (func (param i32))) (type $t3 (func (param i32 i32) (result i32))) 
   (import "env" "stackSave" (func $env.stackSave (type $t0))) 
   (import "env" "stackRestore" (func $env.stackRestore (type $t2))) 
   (import "env" "__memory_base" (global $env.__memory_base i32)) 
   (import "env" "__table_base" (global $env.__table_base i32)) 
   (import "env" "memory" (memory $env.memory 0)) 
   (import "env" "table" (table $env.table 0 funcref)) 
   (func $f2 (type $t1) 
      (call $__wasm_apply_relocs)
   )
   (func $__wasm_apply_relocs (export "__wasm_apply_relocs") (type $t1)) 
   (func $test1 (export "test1") (type $t0) (result i32) 
      (local $l0 i32) 
      (local.set $l0 
         (i32.const 100)
      )
      (return 
         (local.get $l0)
      )
   )
   (func $test2 (export "test2") (type $t0) (result i32) 
      (local $l0 i32) 
      (local.set $l0 
         (i32.const 200)) 
      (return 
         (local.get $l0)
      )
   ) 
   (func $__original_main 
      (export "__original_main") 
      (type $t0) 
      (result i32) 
      (local $l0 i32) 
      (local $l1 i32) 
      (local $l2 i32) 
      (local $l3 i32) 
      (local $l4 i32) 
      (local $l5 i32) 
      (local $l6 i32) 
      (local $l7 i32) 
      (local $l8 i32) 
      (local $l9 i32) 
      (local.set $l0(call $env.stackSave))
      (local.set $l1 (i32.const 16))
      (local.set $l2 (i32.sub (local.get $l0) (local.get $l1)))
      (call $env.stackRestore (local.get $l2) ) (local.set $l3(i32.const 0)) 
      (i32.store offset=12 (local.get $l2) (local.get $l3)) 
      (local.set $l4 (call $test1)) 
      (local.set $l5 (call $test2)) 
      (local.set $l6 (i32.add (local.get $l4) (local.get $l5))) 
      (i32.store offset=8 (local.get $l2) (local.get $l6)) 
      (local.set $l7 (i32.load offset=8 (local.get $l2))) 
      (local.set $l8 (i32.const 16)) 
      (local.set $l9 (i32.add (local.get $l2) (local.get $l8))) 
      (call $env.stackRestore (local.get $l9)) (return(local.get $l7))
   )
   (func $main 
      (export "main") 
      (type $t3) 
      (param $p0 i32) 
      (param $p1 i32) 
      (result i32) 
      (local $l2 i32) 
      (local.set $l2 
      (call $__original_main)) 
      (return (local.get $l2))
   ) 
   (func $__post_instantiate (export "__post_instantiate") (type $t1) (call $f2)) 
   (global $__dso_handle (export "__dso_handle") i32 (i32.const 0))
)

O formato de texto WebAssembly tem algumas importações definidas conforme mostrado abaixo -

(import "env" "stackSave" (func $env.stackSave (type $t0)))       
(import "env" "stackRestore" (func $env.stackRestore (type $t2))) 
(import "env" "__memory_base" (global $env.__memory_base i32)) 
(import "env" "__table_base" (global $env.__table_base i32)) 
(import "env" "memory" (memory $env.memory 0)) 
(import "env" "table" (table $env.table 0 funcref))

Isso é adicionado durante a compilação do código por emcc (emscripten sdk) e lida com o gerenciamento de memória no WebAssembly.

Trabalho com Importações e Exportações

Agora, para ver a saída, teremos que definir as importações que você pode ver no código .wat -

(import "env" "stackSave" (func $env.stackSave (type $t0)))       
(import "env" "stackRestore" (func $env.stackRestore (type $t2))) 
(import "env" "__memory_base" (global $env.__memory_base i32)) 
(import "env" "__table_base" (global $env.__table_base i32)) 
(import "env" "memory" (memory $env.memory 0)) 
(import "env" "table" (table $env.table 0 funcref))

Os termos acima são explicados da seguinte forma -

env.stackSave - É usado para gerenciamento de pilha, uma funcionalidade fornecida pelo código compilado emscripten.
env.stackRestore - É usado para gerenciamento de pilha, uma funcionalidade fornecida pelo código compilado emscripten.
env.__memory_base- É um deslocamento global i32 imutável, ou seja, usado em env.memory e reservado para o módulo wasm. O módulo pode utilizar este global no inicializador de seus segmentos de dados, para que sejam carregados no endereço correto.
env.__table_base- É um deslocamento global i32 imutável, ou seja, usado em env.table e reservado para o módulo wasm. O módulo pode usar este global no inicializador de seus segmentos de elementos de tabela, para que sejam carregados no deslocamento correto.
env.memory - Isso terá os detalhes da memória que devem ser compartilhados entre os módulos wasm.
env.table - Isso terá os detalhes da tabela que devem ser compartilhados entre os módulos wasm.

As importações devem ser definidas em javascript da seguinte forma -

var wasmMemory = new WebAssembly.Memory({'initial': 256,'maximum': 65536}); 
const importObj = { 
   env: {
      stackSave: n => 2, stackRestore: n => 3, //abortStackOverflow: () => {
         throw new Error('overflow'); 
      }, 
      table: new WebAssembly.Table({ 
         initial: 0, maximum: 65536, element: 'anyfunc' 
      }), __table_base: 0,
      memory: wasmMemory, __memory_base: 256 
   } 
};

Exemplo

A seguir está o código javascript que usa importObj dentro de WebAssembly.instantiate.

<!DOCTYPE html> 
<html>
   <head>
      <meta charset="UTF-8">
   </head>
   <body>
      <script>
         var wasmMemory = new WebAssembly.Memory({'initial': 256,'maximum': 65536}); 
         const importObj = {
            env: {
               stackSave: n => 2, stackRestore: n => 3, //abortStackOverflow: () => {
                  throw new Error('overflow'); 
               }, 
               table: new WebAssembly.Table({ 
                  initial: 0, maximum: 65536, element: 'anyfunc' 
               }), __table_base: 0,
               memory: wasmMemory, __memory_base: 256 
            } 
         };
         fetch("maintest.wasm") .then(bytes => bytes.arrayBuffer()) .then(
            module => WebAssembly.instantiate(module, importObj)
         )
         .then(finalcode => {        
            console.log(finalcode);     
            console.log(WebAssembly.Module.imports(finalcode.module)); 
            console.log(finalcode.instance.exports.test1());    
            console.log(finalcode.instance.exports.test2());   
            console.log(finalcode.instance.exports.main()); 
         });
      </script>
   </body>
</html>

Resultado

O resultado é o seguinte -

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