WebAssembly Spec 浅析和跨语言实践
July 2, 2025
本文主要聚焦于 WebAssembly 的核心规范（Core Spec）部分。WASI 和 Embedder Spec 等其他部分并非本文的重点，感兴趣的读者可自行查阅相关资料。
目的 #
随着 Web 技术的普及，越来越多的应用场景（如游戏、音视频处理、AI 等）需要在浏览器中运行。这些场景通常涉及 CPU 密集型任务，而现有 Web 引擎在处理此类任务时，性能仍不及原生语言。此外，C/C++ 等语言已积累了大量成熟的库，为了高效复用这些库以扩展 Web 的能力，急需一种新方式，使 C++/Rust 等语言也能在浏览器环境中运行。
为解决上述问题，W3C 提出了 WebAssembly 规范。该规范设计了一种全新的、与机器无关的汇编指令集、运行时（可理解为虚拟机）以及内存模型等。
WebAssembly 规范发布后，各大浏览器厂商迅速跟进支持，使其成为一种跨平台的二进制格式，能够在不同操作系统和硬件平台上运行。WASM 的应用范围也因此不再局限于 Web 场景，而是扩展到移动端、服务器端等领域。在云原生领域，Envoy、Kong 和 Apisix 等项目已支持 WASM 作为其扩展插件。WasmEdge 更进一步，直接提出将 WASM 应用于边缘计算场景，例如无服务器应用和函数即服务等。
核心概念 #
在最新规范中，WebAssembly 定义了以下核心概念：
| 概念 | 解释说明 |
|---|---|
| Values | 提供四种基础数值类型：32位和64位的整型及浮点型。32位整型可用于表示布尔值或内存地址。另有128位扩展整型用于高精度计算。 |
| Instructions | 基于栈式虚拟机执行的指令，分为简单指令和控制指令两类。 |
| Traps | 类似异常机制，当发生非法操作（如越界访问）时立即中止执行并报告宿主环境。功能类似于Go/Rust中的panic。 |
| Functions | 与其他编程语言一致，用于组织特定功能的代码，接收参数并返回结果。 |
| Tables | 数据结构上是一个数组，用于存储特定类型（funcref和externref），可通过索引模拟函数指针。 |
| Linear Memory | 一段可动态增长的连续字节数组，程序可存储和加载其中任意位置的数据，越界访问会触发Trap。 |
| Modules | 包含类型、函数、表、内存和全局变量的定义，作为部署、加载和编译的基本单位。可声明导入导出项，并支持定义自动执行的启动函数。 |
| Embedder | 指将WebAssembly程序嵌入宿主环境的实现方式，如wasmtime或Web环境中的WebAssembly运行时。 |
举例分析 #
接下来，我们将结合一个简单的 WASM 程序来辅助理解 WebAssembly 规范的内容。这里使用 Rust 语言编写一个简单的加法程序，并将其编译为 WASM 模块：
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