從 C/C++ 編譯 WebAssembly

當你使用 C/C++ 之類的語言編寫模組時，你可以使用 Emscripten 等工具將它編譯成 WebAssembly。讓我們來看看它是如何做到的。

Emscripten 環境配置

首先，讓我們來配置所需要的開發環境。

所需條件

利用這些說明，取得 Emscripten SDK：https://emscripten.org/docs/getting_started/downloads.html

編譯範例

環境配置完畢了，讓我們看看如何使用它將 C 的程式編譯成 Wasm。使用 Emscripten 來編譯的時候，有很多種不同的作法。其中，主要有 2 種：

編譯到 Wasm 並且產生一個用來運行我們的程式的 HTML，並引入所有 Wasm 在 web 環境下運行所需要的 JavaScript 膠水程式碼。
編譯到 Wasm，並僅僅生成 JavaScript。

讓我們逐一檢視。

生成 HTML 和 JavaScript

我們先來看一個最簡單的例子，利用 Emscripten 來將程式碼轉為 WebAssembly，以便在瀏覽器上運行。

首先我們需要一段能夠編譯的範例程式碼。將下方的 C 程式碼複製一份，命名為 hello.c 並儲存到一個新的資料夾。
cpp
```
#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}
```
現在，使用一個已經配置完 Emscripten 編譯環境的終端機窗口，進入剛剛儲存 hello.c 的資料夾中，執行下列指令：
bash
```
emcc hello.c -o hello.html
```

下面列出了我們指令中選項的細節：

-o hello.html——指定這個選項將會生成 HTML 頁面來運行我們的程式，並且會產生 Wasm 模組，編譯和實例化 Wasm 模組所需要的 JavaScript 膠水程式碼，讓程式能直接在 web 環境使用。

這個時候在你的原始碼資料夾應該有下列文件：

hello.wasm 二進制的 Wasm 模組程式碼
hello.js 一個包含了用來在原生 C 函數和 JavaScript/Wasm 之間轉換的膠水程式碼的 JavaScript 檔案
hello.html 一個用來加載、編譯、實例化你的 Wasm 程式，並將它輸出在瀏覽器顯示上的 HTML 檔案

運行你的範例

現在只要使用一個支援 WebAssembly 的瀏覽器，加載產生的 hello.html 即可。自從 Firefox 52、Chrome 57、Edge 57 和 Opera 44 開始，已經預設啟用了 WebAssembly。

備註：如果你試圖直接從本機硬碟打開產生的 HTML 檔案（hello.html）（例如 file://your_path/hello.html），你會得到一個錯誤訊息，both async and sync fetching of the wasm failed。你需要藉由 HTTP 伺服器（http://）來執行你的 HTML 檔案——參見如何設定本機測試伺服器？來取得更多資訊。

如果一切順利，你應該可以在網頁上的 Emscripten 控制台和瀏覽器的 JavaScript 控制台中看到「Hello World」的輸出。

恭喜！你已經成功將 C 程式碼編譯成 WebAssembly 並且在瀏覽器中執行了！

使用自訂的 HTML 模板

有些時候你可能想要使用一個自訂的 HTML 模板。讓我們看看怎麼做到。

首先，在一個新資料夾中將以下 C 代碼儲存到 hello2.c 中：

cpp

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}

在 emsdk 中搜尋一個叫做 shell_minimal.html 的檔案，複製到剛剛創建的目錄下的 html_template 資料夾。
現在進入你的新目錄（同樣地，使用 Emscripten 編譯器環境的終端機窗口），然後運行下面的指令：
bash
```
emcc -o hello2.html hello2.c -O3 --shell-file html_template/shell_minimal.html
```
這次使用的選項略有不同：
- 我們使用了 -o hello2.html，這意味著編譯器仍將輸出 JavaScript 和 HTML 檔案。
- 我們也使用了 -O3 用來優化編譯程式的。Emcc 像其他的 C 編譯器一樣，也有編譯優化的選項：-O0（不進行優化）、-O1、-O2、-Os、-Oz、-Og 和 -O3。-O3 是適合發行版本的優化設定。
- 我們還使用了 --shell-file html_template/shell_minimal.html，這指定了你要運行的範例使用的 HTML 頁面模板。
下面讓我們來運行這個例子。上面的指令已經產生了 hello2.html，內容和我們使用的模板非常相像，只不過多加了一些 JavaScript 膠水程式碼和加載 Wasm 程式的程式碼。在瀏覽器中打開它，你會看到與上一個範例相同的輸出。

備註：你可以在 -o 選項中指定 .js 檔案而不是 HTML 檔案，例如 emcc -o hello2.js hello2.c -O3，從而只輸出 JavaScript 膠水程式碼，而不是完整的 HTML 檔案。這樣，你就可以完全從頭開始建立自訂 HTML，儘管這是一種進階用法；使用提供的 HTML 模板通常會更簡單。

Emscripten 需要大量的 JavaScript 膠水程式碼來處理記憶體分配、記憶體洩漏等一系列問題

調用一個定義在 C 中的自訂方法

如果要調用一個在 C 語言自訂的函式，你可以使用 Emscripten 中的 ccall() 函式，以及 EMSCRIPTEN_KEEPALIVE 宣告，從而將你的函式添加到導出函式列表中（詳見為什麼當我要將 C/C++ 編譯成 JavaScript 時，原始碼中的函式會消失且／或沒有函式可以處理？）。

讓我們看看這是怎麼實現的。

首先，將以下程式碼在新資料夾中儲存為 hello3.c：
cpp
```
#include <stdio.h>
#include <emscripten/emscripten.h>

int main() {
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}

#ifdef __cplusplus
#define EXTERN extern "C"
#else
#define EXTERN
#endif

EXTERN EMSCRIPTEN_KEEPALIVE void myFunction(int argc, char ** argv) {
    printf("MyFunction Called\n");
}
```
預設情況下，Emscripten 生成的程式只會調用 main() 函式，其他的函式將被無視。在函式名稱之前添加 EMSCRIPTEN_KEEPALIVE 能夠防止這樣的事情發生。你需要導入 emscripten.h 來使用 EMSCRIPTEN_KEEPALIVE。

備註：我們使用了 #ifdef，來使得你在引用這段 C++ 程式時，這個範例一樣會運作。由於 C 與 C++ 中名字修飾規則的差異，這有可能發生問題，但目前我們這樣設定能保證你使用 C++ 時，這些代碼會被視為外部 C 語言函式。
為了方便起見，現在將 html_template/shell_minimal.html 也添加到這一資料夾（但在實際開發環境中你肯定需要將其放到某一特定位置）。
運行以下指令編譯。請注意，我們需要使用 NO_EXIT_RUNTIME 來進行編譯。否則，當 main() 退出時，程式將被關閉，無法繼續調用編譯後的程式碼。這對於正確模擬 C 語言是必要的：例如，確保 atexit() 函式被調用。
bash
```
emcc -o hello3.html hello3.c --shell-file html_template/shell_minimal.html -s NO_EXIT_RUNTIME=1 -s "EXPORTED_RUNTIME_METHODS=['ccall']"
```
如果你在瀏覽器中在此加載實例，你將看到和之前相同的結果。
現在我們需要運行新的 myFunction() JavaScript 函數。
首先，在 <script type='text/javascript'> 開頭標籤之前，依照以下範例添加一個 <button>。
html
```
<button id="mybutton">Run myFunction</button>
```

在第一個 <script> 元素（位於 </script> 關閉標籤前）中添加以下程式碼：

document.getElementById("mybutton").addEventListener("click", () => {
  alert("check console");
  const result = Module.ccall(
    "myFunction", // C 函式的名稱
    null, // 回傳值的類型
    null, // 引數的類型
    null, // 引數
  );
});

以上就是如何使用 ccall() 調用來導出的函數的方式。

參見

emscripten.org——了解更多有關 Emscripten 和其各種不同的設定
利用 ccall/cwrap 從 JavaScript 調用編譯過的 C 函式
為什麼當我要將 C/C++ 編譯成 JavaScript 時，原始碼中的函式會消失且／或沒有函式可以處理？
將現成的 C 模組編譯為 WebAssembly