WebAssembly

是什么

WebAssembly（简称 Wasm）是一种基于栈式虚拟机的二进制指令格式。它被设计为一种可移植、体积小、加载快的底层格式，能够在 Web 浏览器中以接近原生的速度执行代码。WebAssembly 不是一门编程语言，而是一种编译目标——开发者可以用 C、C++、Rust 等语言编写代码，然后编译成 .wasm 二进制文件，由浏览器的 Wasm 引擎直接运行。

为什么需要

在 pokeemerald-wasm 项目中，原始的 GBA 游戏（Pokémon Emerald）是用 C 语言编写的，原本需要通过 ARM 编译器编译为 GBA 硬件上的机器码。为了让这个游戏能够在浏览器中运行，我们需要一种高效的方式将 C 代码"搬运"到 Web 环境。WebAssembly 提供了这条路径：

• 接近原生的性能：Wasm 的执行效率远超 JavaScript，能够满足游戏帧率的需求。
• 直接的 C/C++ 编译支持：通过 Clang 等编译器，C 代码可以直接编译为 Wasm，无需重写。
• 标准化的 Web 集成：所有现代浏览器都原生支持 Wasm，无需插件。

原理与实现

WebAssembly 的核心特性包括：

• 栈式虚拟机：指令通过操作数栈来执行，而非使用寄存器。这种设计使得二进制格式更紧凑。
• 线性内存：Wasm 模块拥有一块连续的线性内存（以页为单位，每页 64KB），可以通过 load/store 指令随机访问。GBA 的内存映射（VRAM、OAM 等）被映射到这块线性内存中。
• 模块化导入导出：Wasm 模块可以导出函数供 JavaScript 调用（如 AgbMain、WasmRunFrame），也可以导入 JavaScript 提供的函数。
• 沙箱化执行：Wasm 代码在一个安全的沙箱环境中运行，无法直接访问系统资源。

在 pokeemerald-wasm 中的实现

在 pokeemerald-wasm 项目中，WebAssembly 的使用方式如下：

1. 编译：使用 Clang（而非 Emscripten）将 C 源码编译为 .o 目标文件。
2. 链接：使用 wasm-ld 将所有 .o 文件链接为最终的 .wasm 模块，配置初始内存为 256MB（--initial-memory=268435456）。
3. 导出接口：链接时导出 AgbMain（游戏入口）和 WasmRunFrame（逐帧执行）两个关键函数。
4. 渲染桥接：JavaScript 侧的 app.js 读取 Wasm 线性内存中的 VRAM、OAM、Palette 数据，将其转换为 Canvas 2D 图像进行渲染。

相关概念

• wasm-ld — LLVM 的 WebAssembly 链接器，用于将编译产物链接为最终 .wasm 文件
• emscripten — 未使用的替代方案，项目选择直接使用 Clang + wasm-ld