没有 Emscripten，如何使用标准库将 C++ 编译为 WebAssembly

Question

我在构建独立的 webassembly 时遇到问题，无法完全控制内存和布局。我不想使用 emscripten，因为正如下面的 post 所说，它没有给我所有我想要的 compile-time 选项（例如堆栈大小控制，能够选择导入内存在独立模式等）我一直在关注页面，例如：How to generate standalone webassembly with emscripten 此外，emscripten 是矫枉过正。

到目前为止我做了什么：我有一个通过自制软件下载的完全可用的 llvm 9 工具链（我在 macos 10.14 上。）我正在关注 https://aransentin.github.io/cwasm/ and https://depth-first.com/articles/2019/10/16/compiling-c-to-webassembly-and-running-it-without-emscripten/ 我用 wasi 来获取 C 标准库。使用像 -Wl,-z,stack-size=$[1024 * 1024] 这样的链接器标志，我可以控制堆栈大小。编译成功。太棒了！

但是，我需要使用 C++ 标准库来支持我自己的一些库和其他第三方库。据我所知，似乎没有任何简单的方法来获取 libc++ 和 libc++abi。

我尝试了 "hack"，我在其中下载了 Emscripten 并让它构建了自己的 libc++ 和 libc++abi 文件。然后我尝试将这些文件和 headers 复制到正确的位置。然后我收到有关缺少线程 API 的错误消息，这显然是由于未使用 EMSCRIPTEN 进行编译造成的。所以我定义了 EMSCRIPTEN 宏，这样就成功了。然后我想也许我可以删除 wasi 依赖并使用 emscripten 的 libc 版本来保持一致，但后来也有冲突/缺失 headers。

简而言之，我想我已经接近我需要的地方了，但事情变得非常混乱。我怀疑我采用了最简单的 non-emscripten 方法。

有没有人成功地为独立的 webassembly 创建了一个构建系统，让你可以使用 c 和 c++ 标准库？

编辑：

这是我现在拥有的超级 hacky 构建脚本（它是我在网上找到的东西的大量修改版本）：

DEPS = 
OBJ = library.o
STDLIBC_OBJ = $(patsubst %.cpp,%.o,$(wildcard stdlibc/*.cpp))
OUTPUT = library.wasm

DIR := ${CURDIR}

COMPILE_FLAGS = -Wall \
        --target=wasm32-unknown-wasi \
        -Os \
        -D __EMSCRIPTEN__ \
        -D _LIBCPP_HAS_NO_THREADS \
        -flto \
        --sysroot ./ \
        -std=c++17 \
        -ffunction-sections \
        -fdata-sections \
        -I./libcxx/ \
        -I./libcxx/support/xlocale \
        -I./libc/include \
        -DPRINTF_DISABLE_SUPPORT_FLOAT=1 \
        -DPRINTF_DISABLE_SUPPORT_LONG_LONG=1 \
        -DPRINTF_DISABLE_SUPPORT_PTRDIFF_T=1

$(OUTPUT): $(OBJ) $(NANOLIBC_OBJ) Makefile
    wasm-ld \
        -o $(OUTPUT) \
        --no-entry \
        --export-all \
        --initial-memory=131072 \
        --stack-size=$[1024 * 1024] \
        -error-limit=0 \
        --lto-O3 \
        -O3 \
        -lc -lc++ -lc++abi \
        --gc-sections \
        -allow-undefined-file ./stdlibc/wasm.syms \
        $(OBJ) \
        $(LIBCXX_OBJ) \
        $(STDLIBC_OBJ)


%.o: %.cpp $(DEPS) Makefile
    clang++ \
        -c \
        $(COMPILE_FLAGS) \
        -fno-exceptions \
        -o $@ \
        $<

library.wat: $(OUTPUT) Makefile
    ~/build/wabt/wasm2wat -o library.wat $(OUTPUT)

wat: library.wat

clean:
    rm -f $(OBJ) $(STDLIBC_OBJ) $(OUTPUT) library.wat

我 dropped-in 来自 emscripten 的 libc、libc++ 和 libc++abi（但老实说，这是一个糟糕的安装过程。）

我一直在逐步尝试填补我猜想 emscripten 通常会完成的空白，但现在我再次陷入困境：

./libcxx/type_traits:4837:57: error: use of undeclared identifier 'byte'
  constexpr typename enable_if<is_integral_v<_Integer>, byte>::type &
                                                        ^
./libcxx/type_traits:4837:64: error: definition or redeclaration of 'type'
      cannot name the global scope
  constexpr typename enable_if<is_integral_v<_Integer>, byte>::type &

我不再确定这是否会起作用，因为系统可能会意外地编译一些东西 platform-specific。我真正想要的是一个垫片，它只会让我主要使用标准容器。这已经变得有点难以管理了。接下来我会做什么？

编辑 2：对，所以缺少 C++17 类型特征内容，当我转到 C++14（我仍然想要 C++17）时，我最终会丢失更多东西。绝对卡住了。

编辑 3：

我有点重新开始了。库正在链接，我可以使用标准，但如果我尝试使用例如，我会看到如下错误std::chrono 的方法（我可以实例化 object）：

wasm-ld: error: /var/folders/9k/zvv02vlj007cc0pm73769y500000gn/T/library-4ff1b5.o: undefined symbol: std::__1::chrono::system_clock::now()

我目前正在使用来自 emscripten 的静态库 abi 和来自我的 llvm 自制软件安装的静态库 C++ 标准库（我尝试了 emscripten，但也没有用）。

我不太确定这是否与名称修改有关。我目前正在从 webasm 导出所有符号，所以 malloc 和 co。也被出口。

这是我的构建脚本：

clang++ \
--target=wasm32-unknown-wasi \
--std=c++11 \
-stdlib=libc++ \
-O3 \
-flto \
-fno-exceptions \
-D WASM_BUILD \
-D _LIBCPP_HAS_NO_THREADS \
--sysroot /usr/local/opt/wasi-libc \
-I/usr/local/opt/wasi-libc/include \
-I/usr/local/opt/glm/include \
-I./libcxx/ \
-L./ \
-lc++ \
-lc++abi \
-nostartfiles \
-Wl,-allow-undefined-file wasm.syms \
-Wl,--import-memory \
-Wl,--no-entry \
-Wl,--export-all \
-Wl,--lto-O3 \
-Wl,-lc++, \
-Wl,-lc++abi, \
-Wl,-z,stack-size=$[1024 * 1024] \
-o library.wasm \
library.cpp

我的代码：

#include "common_header.h"

#include <glm/glm.hpp>
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <string>
#include <chrono>

template <typename T>
struct BLA {
    T x;
};
template <typename T>
BLA<T> make_BLA() {
    BLA<T> bla;

    std::unordered_map<T, T> map;
    std::vector<T> bla2;

    std::string str = "WEE";
    //str = str.substr(0, 2);
    return bla;
}


#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

char* malloc_copy(char* input)
{   
    usize len = strlen(input) + 1;

    char* result = (char*)malloc(len);
    if (result == NULL) {
        return NULL;
    }

    strncpy(result, input, len);

    return result;
}

void malloc_free(char* input)
{
    free(input);
}

float32 print_num(float val);

float32 my_sin(float32 val) 
{   
    float32 result = sinf(val);

    float32 result_times_2 = print_num(result);

    print_num(result_times_2);

    return result;
}

long fibonacci(unsigned n) {
    if (n < 2) return n;
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}

void set_char(char* input)
{
    input[0] = '\'';

    uint8 fibonacci_series[] = { 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89 };
    for (uint8 number : fibonacci_series) {
        input[0] = number;
    }

    auto WEE = make_BLA<int>();
    WEE.x = 18;

    glm::vec4 v(100.0f, 200.0f, 300.0f, 1.0f);

    glm::vec4 v_out = glm::mat4(1.0f) * v;

    input[0] = 5 + static_cast<int>(v_out.x) * input[1];



     auto start = std::chrono::system_clock::now();
    long out = fibonacci(42);
    auto end = std::chrono::system_clock::now();

    std::chrono::duration<double> elapsed_seconds = end-start;
    std::time_t end_time = std::chrono::system_clock::to_time_t(end);

              auto elapsed = elapsed_seconds.count();


}

#ifdef __cplusplus
}
#endif

当我尝试仅在没有 C++ 的函数上使用 "visible" 属性动态导出时，项目已编译，但 wasm 模块未能在 JavaScript 中加载，所以我认为问题所在还在。

这是我所了解的。问题可能与我使用的编译器与用于创建静态库的编译器不同这一事实有关吗？（我正在使用自制软件 clang 9）。希望不会。那时我会有点卡住，因为我找不到另一种获取库的方法。手动 llvm 编译似乎失败了。

Answer 1

优秀wasi-sdk pulls upstream llvm-project (which provides clang++) and wasi-libc as git submodules and compiles them using suitable flags (most notably disabling pthreads which is not yet supported in wasi-libc).

然后您可以使用以下最小选项集编译您自己的 C++ 源代码：

/path/to/wasi-sdk/build/install/opt/wasi-sdk/bin/clang++ \
  -nostartfiles \
  -fno-exceptions \
  -Wl,--no-entry \
  -Wl,--strip-all \
  -Wl,--export-dynamic \
  -Wl,--import-memory \
  -fvisibility=hidden \
  --sysroot /path/to/wasi-sdk/build/install/opt/wasi-sdk/share/wasi-sysroot \
  -o out.wasm \
  source.cpp

如果你想从运行时导入函数，我建议添加一行：

  -Wl,--allow-undefined-file=wasm-import.syms \

然后您可以将以换行符分隔的函数名称放入 wasm-import.syms，这样链接器就不会抱怨未定义的函数。

请注意，所有这些都完全独立于 Emscripten。

没有 Emscripten，如何使用标准库将 C++ 编译为 WebAssembly

No Emscripten, How to Compile C++ With Standard Library to WebAssembly

c++

compilation

llvm-clang

webassembly