[練習 07] 使用Memory來雙向溝通

2018鐵人賽

fillano

2017-12-27 16:04:16

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Memory使用的一些限制

本來在幻想，如果WebAssembly程式要做出Console程式的功能，那只要用一個Memory做標準輸出，一個做標準輸入，還有一個做錯誤輸出不就好了？不過看了一下規格跟指令...雖然記憶體區塊可以加上Identifier（就是之前在程式中錢號$開頭的名字，不過這只是個語法糖就是了，編譯時這些都會變成索引），但是指令的語法裡面沒有...看起來就是只能有一個記憶體區塊的樣子XD

所以，雖然可以同時由Javascript端，以及WebAssembly程式端寫入及讀出Memory，但是需要做一下記憶體的規劃

規劃Memory的使用

簡單的做法，就是透過importObject，讓WebAssembly程式的Instance可以透過輸入global變數的方式，設定好in/out使用記憶體的基底。例如在importObject中這樣指定：

let importObject = {
    js: {
        inBase: 0,
        outBase: 1024
    }
};

然後WebAssembly程式這樣寫：

(module
	(global $outbase (import "js" "outBase") i32)
	(global $inbase (import "js" "inBase") i32)
    ...
	(data (get_global $outbase) "Hello, ")
)

這樣就可以知道要從$inBase開始的基底位址讀入輸入的資料，然後從$outBase開始的基底位址寫入資料。例如底下的資料區段，就可以設定成從$outBase開始填入資料。

因為程式會依賴從import輸入的資料，所以wabt在編譯時會檢查使用到import的指令以及區段是否在其他區段的前面。

互動的Hello

這其實是很基本的網頁程式，就是從文字輸入框輸入一個名字，按下submit按鈕，然後出現一段招呼的訊息。

網頁端程式：

<html>
<head>
	<meta charset="UTF-8">
</head>
<body>
	Name: <input id="in_name" type="text" /><button id="btn_submit" onclick="say();return false">Submit</button><br><br>
	<div id="panel"></div>
	<script src="../wasm_util.js"></script>
	<script>
	let out = new WebAssembly.Memory({initial: 1});
	let importObjects = {
		js: {
			out: out,
			log: log,
			outBase: 1024,
			inBase: 0
		}
	}
	let ginstance = null;
	let s = new Wasm('test005.wasm')
	.getInstance(importObjects);
	function say(obj) {
		if(ginstance === null) {
			s
			.then(instance => {
				process(ginstance=instance);
			});
		} else {
			process(ginstance);
		}
	}
	function process(instance) {
		let name = document.getElementById('in_name').value;
		name.split('').forEach(s => console.log(s.charCodeAt(0)));
		let view = new Uint8Array(out.buffer, 0, name.length);
		for(let i=0; i<name.length; i++) {
			view[i] = name.charCodeAt(i);
		}
		console.log(view);
		instance.exports.hello(0, name.length);
	}
	function log(offset, length) {
		let view = new Uint8Array(out.buffer, offset, length);
		console.log(view);
		document.getElementById('panel').innerHTML = String.fromCharCode.apply(null, view);
	}
	</script>
</body>
</html>

先用簡單的String.prototype.charCodeAt()把字串轉成Uint8Array，然後用String.fromCharCode()把Uint8Array轉成字串。

WebAssembly程式如下：

(module
	(func $log (import "js" "log") (param i32) (param i32))
	(memory (import "js" "out") 1)
	(global $outbase (import "js" "outBase") i32)
	(global $inbase (import "js" "inBase") i32)
	(func (export "hello") (param $start i32) (param $len i32)
		(local $idx_in i32)
		(local $idx_out i32)
		(local $i i32)
		(set_local $idx_in (i32.add (get_global $inbase) (get_local $start)))
		(set_local $idx_out (i32.add (get_global $outbase) (i32.const 7)))
		(set_local $i (i32.const 0))
		(block $break
			(loop $while1
				(br_if $break (i32.eq (get_local $i) (get_local $len)))
				(i32.store8 (get_local $idx_out) (i32.load8_u (get_local $idx_in)))
				(set_local $i (i32.add (i32.const 1) (get_local $i)))
				(set_local $idx_in (i32.add (get_local $idx_in) (i32.const 1)))
				(set_local $idx_out (i32.add (get_local $idx_out) (i32.const 1)))
				(br $while1)
			)
		)
		(call $log (get_global $outbase) (i32.add (i32.const 7) (get_local $len)))
	)
	(data (get_global $outbase) "Hello, ")
)

指令多的時候，大腦會Stack Overflow，所以改用S-Expression的語法來寫，這樣比較不需要去想現在指令用的參數在堆疊的哪裡XD

這裡使用了幾個流程控制的指令，包含block、loop、br_if還有br。主要其實只是在控制一個迴圈，來逐個把資料從Memory中的輸入資料的位置，複製到輸出資料的位置。

block：區塊，他的$label邏輯上是在區塊結束的地方
loop：迴圈，也是一種區塊，他的$label邏輯上是在迴圈開始的地方
br：branch，白話叫goto $label
br_if：條件式的br

所以上面程式中，br $while1會跳到迴圈開頭重新執行，而br_if $break會離開區塊，也就跳離迴圈。

然後可以試試看，輸入fillano，按下submit按鈕，頁面會出現Hello, fillano：
Imgur

不過...如果輸入中文，會跑出亂碼：
Imgur

因為輸入時直接用charCodeAt()取出直接塞Uint8Array，多出的位元都被截掉了XD。網頁有指定編碼是UTF-8，但是不想自己寫UTF-8轉換成Uint8Array的程式，所以上網找了一個：

JavaScript UTF-8 encoding and decoding with TypedArray

把他加到網頁，然後調整一下網頁的程式：

<html>
<head>
	<meta charset="UTF-8">
</head>
<body>
	Name: <input id="in_name" type="text" /><button id="btn_submit" onclick="say();return false">Submit</button><br><br>
	<div id="panel"></div>
	<script src="../wasm_util.js"></script>
	<script src="../utf8.js"></script>
	<script>
	let out = new WebAssembly.Memory({initial: 1});
	let importObjects = {
		js: {
			out: out,
			log: log,
			outBase: 1024,
			inBase: 0
		}
	}
	let ginstance = null;
	let s = new Wasm('test006.wasm')
	.getInstance(importObjects);
	function say(obj) {
		if(ginstance === null) {
			s
			.then(instance => {
				process(ginstance=instance);
			});
		} else {
			process(ginstance);
		}
	}
	function process(instance) {
		let name = document.getElementById('in_name').value;
		let enc = encodeUTF8(name);
		let view = new Uint8Array(out.buffer, 0, enc.length);
		for(let i=0; i<enc.length; i++) {
			view[i] = enc[i];
		}
		console.log(view);
		instance.exports.hello(0, enc.length);
	}
	function log(offset, length) {
		let view = new Uint8Array(out.buffer, offset, length);
		console.log(view);
		document.getElementById('panel').innerHTML = decodeUTF8(view);
	}
	</script>
</body>
</html>

WebAssembly端的程式就不需要改了，因為邏輯沒變。

執行看看，輸入中文也可以正確顯示了：

Imgur