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Compiling from C/C++ to WebAssembly

Cette traduction est incomplète. Aidez à traduire cet article depuis l'anglais.

Quand vous avez écrit un module de code dans un langage comme le C/C++, vous pouvez ensuite le compiler en WebAssembly en utilisant un outil comme Emscripten. Regardons comment cela fonctionne.

Mise en place de l'environnement Emscripten

D'abord, mettons en place l'environnement requis pour le developpement.

Prérequis

Il y a des prérequis qui ont besoin d'être installé sur votre ordinateur. Soyez sûr que les suivants soient présent:

Note: Sur Windows vous pourriez avoir besoin de pywin32. Pour réduire les erreurs quand vous installez pywin32, s'il vous plait lancer l'installeur d'une CMD en tant qu'administrateur.

Compiler Emscripten

Ensuite, vous avez besoin de compiler Emscripten à partir des sources. Exécuter les commandes suivantes (dans le répertoire parent ou vous voulez sauver Emscripten) pour l'automatiser en utilisant l'Emscripten SDK:

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

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

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

Cette étape d'installation peut prendre du temps, c'est pourquoi maintenant est le bon moment pour aller se prendre une tasse de thé. Cette étape d'installation mets aussi en place toutes les variables d'environnement nécessaires au bon fonctionnement d'Emscripten. 

Note: Le flag --global permet de definir globalement les PATH variables, ainsi toutes les futures fenêtres d'invite de terminal/commandes seront aussi impactées. Si vous voulez juste activé Emscripten pour la fenetre courante omettez ce flag.

Note: C'est une bonne idée de puller la derniere version de Emscripten pour être sûr d'avoir les dernieres fonctionnalités. Pour cela, executer git pull dans le répertoire emsdk et ensuite réexécutez les commandes install et activate visibles chaque fois que vous souhaitez utiliser Emscripten.

Maintenant, à partir du répertoire emsdk, entrez la commande suivante pour initialiser l'environnement du compilateur Emscripten à partir duquel vous pourrez compiler les exemples C en asm.js/wasm:

# sur Linux ou Mac OS X
source ./emsdk_env.sh

# sur Windows
emsdk_env.bat

Compiler un exemple

Avec l'environnement mis en place, regardons comme l'utiliser pour compiler un exemple en C via Emscripten. Il existe un certains nombres d'options disponibles quand on compile avec Emscripten, mais nous allons couvrir seulement les deux principaux scénarios:

  • Compiler vers du wasm et creer du HTML pour exécuter notre code plus toute la "glue" Javascript nécessaire à l'exécution du wasm dans l'environnement Web.
  • Compiler vers du wasm et juste créer le Javascript.

Nous verrons les deux par la suite.

Créer le document HTML et la "glue" JavaScript

C'est le cas le plus simple que nous allons voir, pour lequel vous utiliserez Emscripten pour générer tout ce dont vous avez besoin pour exécuter votre code en WebAssembly dans le navigateur. 

  1. D'abord nous avons besoin d'un exemple à compiler. Prenez une copie du simplie programme C suivant et sauvez le dans un fichier nommé hello.c dans un nouveau répertoire de votre disque dur:
    #include <stdio.h>
    
    int main(int argc, char ** argv) {
      printf("Hello World\n");
    }
  2. Maintenant, en utilisant la fênetre terminal qui vous a servi pour entrer dans l'environnement du compilateur Emscripten, naviguez jusqu'au repertoire dans lequel se trouve votre fichier hello.c et exécuter la commande suivante:
    emcc hello.c -s WASM=1 -o hello.html

Les options passées avec la commande sont les suivantes:

  • -s WASM=1 — Spécifie que nous voulons du wasm en sortie. Si nous ne spécifions pas cela, Emscripten generera juste en sortie du asm.js comme il fait le par défaut.
  • -o hello.html — Spécifie que  nous voulons qu'Emscripten génère une page HTML (dont le nom de fichier est spécifié), le module wasm et le code "glue" en JavaScript pour une execution dans un contexte web.

At this point in your source directory you should have:

  • The binary wasm module code (hello.wasm)
  • A JavaScript file containing glue code to translate between the native C functions, and JavaScript/wasm (hello.js)
  • An HTML file to load, compile, and instantiate your wasm code, and display its output in the browser (hello.html)

Running your example

Now all that remains is for you to load the resulting hello.html in a browser that supports WebAssembly. It is enabled by default in Firefox 52+ and Chrome 57+/latest Opera (you can also run wasm code in Firefox 47+ by enabling the javascript.options.wasm flag in about:config, or Chrome (51+) and Opera (38+) by going to chrome://flags and enabling the Experimental WebAssembly flag.)

If everything has worked as planned, you should see "Hello world" output in the Emscripten console appearing on the web page, and your browser’s JavaScript console. Congratulations, you’ve just compiled C to WebAssembly and run it in your browser!

Using a custom HTML template

Sometimes you will want to use a custom HTML template. Let's look at how we can do this.

  1. First of all, save the following C code in a file called hello2.c, in a new directory:

    #include <stdio.h>
    
    int main(int argc, char ** argv) {
        printf("Hello World\n");
    
    }
  2. Search for the file shell_minimal.html in your emsdk repo. Copy it into a sub-directory called html_template inside your previous new directory.

  3. Now navigate into your new directory (again, in your Emscripten compiler environment terminal window), and run the following command:

    emcc -o hello2.html hello2.c -O3 -s WASM=1 --shell-file html_template/shell_minimal.html

    The options we've passed are slightly different this time:

    • We've specified -o hello2.html, meaning that the compiler will still output the JavaScript glue code and .html.
    • We've also specified --shell-file html_template/shell_minimal.html — this provides the path to the HTML template you want to use to create the HTML you will run your example through.
  4. Now let's run this example. The above command will have generated hello2.html, which will have much the same content as the template with some glue code added into load the generated wasm, run it, etc. Open it in your browser and you'll see much the same output as the last example.

Note: You could specify outputting just JavaScript rather than the full HTML by specifying a .js file instead of an HTML file in the -o flag, e.g. emcc -o hello2.js hello2.c -O3 -s WASM=1. You could then build your custom HTML complete from scratch. This isn't recommended however — Emscripten requires a large variety of JavaScript "glue" code to handle memory allocation, memory leaks, and a host of other problems, which is already included in the provided template. It is easier to use that than having to write it all out yourself, although as you become more experienced at what it all does, you'll be able to create your own customized versions for your needs.

Calling a custom function defined in C

If you have a function defined in your C code that you want to call as needed from JavaScript, you can do this using the Emscripten ccall() function, and the EMSCRIPTEN_KEEPALIVE declaration (which adds your functions to the exported functions list (see Why do functions in my C/C++ source code vanish when I compile to JavaScript, and/or I get No functions to process?)). Let's look at how this works.

  1. To start with, save the following code as hello3.c in a new directory:

    #include <stdio.h>
    #include <emscripten/emscripten.h>
    
    int main(int argc, char ** argv) {
        printf("Hello World\n");
    }
    
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    
    void EMSCRIPTEN_KEEPALIVE myFunction(int argc, char ** argv) {
      printf("MyFunction Called\n");
    }
    
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

    By default, Emscripten-generated code always just calls the main() function, and other functions are eliminated as dead code. Putting EMSCRIPTEN_KEEPALIVE before a function name stops this from happening. You also need to import the emscripten.h library to use EMSCRIPTEN_KEEPALIVE.

    Note: We are including the #ifdef blocks so that if you are trying to include this in C++ code, the example will still work. Due to C versus C++ name mangling rules, this would otherwise break, but here we are setting it so that it treats it as an external C function if you are using C++.

  2. Now add html_template/shell_minimal.html into this new directory too, just for convenience (you'd obviously put this in a central place in your real dev environment).

  3. Now let's run the compilation step again. From inside your latest directory (and while inside your Emscripten compiler environment terminal window), compile your C code with the following command. (Note that we need to compile with NO_EXIT_RUNTIME, which is necessary as otherwise when main() exits the runtime would be shut down - necessary for proper C emulation, e.g., atexits are called - and it wouldn't be valid to call compiled code.)

    emcc -o hello3.html hello3.c -O3 -s WASM=1 --shell-file html_template/shell_minimal.html -s NO_EXIT_RUNTIME=1  -s EXTRA_EXPORTED_RUNTIME_METHODS='["ccall"]'
  4. If you load the example in your browser again, you'll see the same thing as before!

  5. Now we need to run our new myFunction() function from JavaScript. First of all, let's add a <button> as shown below, just above the first opening <script type='text/javascript'> tag.

    <button class="mybutton">Run myFunction</button>
  6. Now add the following code inside the last <script> element (just above the closing </script> tag):

    document.querySelector('.mybutton').addEventListener('click', function(){
      alert('check console');
      var result = Module.ccall('myFunction', // name of C function 
                                 null, // return type
                                 null, // argument types
                                 null); // arguments
    });

This illustrates how ccall() is used to call the exported function.

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