WebAssembly - Programmstruktur

Hallo, ambitionierte Programmierer! Ich freue mich sehr, Sie durch die faszinierende Welt der WebAssembly-Programmstruktur zu führen. Als Ihr freundlicher Nachbar-Computerwissenschaftslehrer werde ich diese Konzepte so erklären, dass sie sogar für absolute Anfänger verständlich sind. Also holen Sie sich Ihr Lieblingsgetränk, Setzen Sie sich bequem hin, und lassen Sie uns gemeinsam diese aufregende Reise antreten!

Werte

Lassen Sie uns mit den Bausteinen jedes Programms beginnen: Werte. In WebAssembly sind Werte die grundlegenden DatenEinheiten, mit denen wir arbeiten. Stellen Sie sich sie als Zutaten in einem Rezept vor – sie sind die grundlegenden Elemente, die wir verwenden, um etwas Komplexeres zu erstellen.

Numerische Werte

WebAssembly unterstützt vier Hauptarten numerischer Werte:

1. Ganzzahlen (i32 und i64)
2. Fließkommazahlen (f32 und f64)

Sehen wir uns einige Beispiele an:

(i32.const 42)    ;; 32-Bit-Ganzzahl mit dem Wert 42
(i64.const 1000000000000)  ;; 64-Bit-Ganzzahl mit dem Wert 1 Billion
(f32.const 3.14)  ;; 32-Bit-Fließkommazahl (ungefähr Pi)
(f64.const 2.71828)  ;; 64-Bit-Fließkommazahl (ungefähr e)

In diesen Beispielen erstellen wir Konstanten verschiedener Typen. Die Anweisungen i32.const und i64.const erstellen Ganzzahlenkonstanten, während f32.const und f64.const Fließkomma-Konstanten erstellen.

Referenzwerte

WebAssembly hat auch Referenztypen, die zum Verweisen auf komplexere Datenstrukturen verwendet werden:

(ref.null func)   ;; Ein leerer Verweis auf eine Funktion
(ref.null extern) ;; Ein leerer Verweis auf ein externes Objekt

Diese Referenzwerte sind besonders nützlich beim Arbeiten mit Funktionen oder externen Ressourcen, aber machen Sie sich derzeit keine zu großen Sorgen darum – wir werden sie später ausführlicher untersuchen.

Typen

Nun, da wir Werte verstehen, lassen Sie uns über Typen sprechen. Typen in WebAssembly sind wie Kategorien, die uns sagen, um welche Art von Daten es geht und wie wir sie verwenden können.

Wertetypen

WebAssembly hat vier grundlegende Wertetypen:

Typ	Beschreibung	Beispiel
i32	32-Bit-Ganzzahl	(i32.const 42)
i64	64-Bit-Ganzzahl	(i64.const 1000000000000)
f32	32-Bit-Fließkommazahl	(f32.const 3.14)
f64	64-Bit-Fließkommazahl	(f64.const 2.71828)

Funktionstypen

Funktionstypen beschreiben die Signatur einer Funktion – was sie aufnimmt (Parameter) und was sie zurückgibt (Ergebnisse). Hier ist ein Beispiel:

(func (param i32 i32) (result i32)
local.get 0
local.get 1
i32.add)

Diese Funktion nimmt zwei i32-Parameter auf und gibt ein i32-Ergebnis zurück. Sie addiert die beiden Parameter.

Referenztypen

Wie wir bereits erwähnt haben, hat WebAssembly auch Referenztypen:

Typ	Beschreibung
funcref	Verweis auf eine Funktion
externref	Verweis auf ein externes Objekt

Diese werden für fortgeschrittenere Operationen verwendet, aber es ist gut zu wissen, dass sie existieren!

Anweisungen

Anweisungen sind das Herz von WebAssembly-Programmen. Sie sagen dem Computer, was er mit unseren Werten tun und wie er sie manipulieren soll. Sehen wir uns einige häufige Anweisungen an:

Arithmetische Anweisungen

(i32.add)   ;; Addiert zwei i32-Werte
(i32.sub)   ;; Subtrahiert zwei i32-Werte
(i32.mul)   ;; Multipliziert zwei i32-Werte
(i32.div_s) ;; Teilt zwei i32-Werte (vorzeichenbehaftet)

Diese Anweisungen führen grundlegende arithmetische Operationen auf i32-Werten durch. Hier ist ein vollständigerer Beispiel:

(func $calculate (param $a i32) (param $b i32) (result i32)
local.get $a
local.get $b
i32.add
local.get $b
i32.mul)

Diese Funktion nimmt zwei Parameter, addiert sie und multipliziert das Ergebnis mit dem zweiten Parameter. Lassen Sie uns das durcharbeiten:

1. local.get $a: Holt den Wert des Parameters $a
2. local.get $b: Holt den Wert des Parameters $b
3. i32.add: Addiert diese beiden Werte
4. local.get $b: Holt den Wert des Parameters $b erneut
5. i32.mul: Multipliziert die Summe mit $b

Kontrollflussanweisungen

WebAssembly hat auch Anweisungen zum Steuern des Programmfeldes:

(block ...)    ;; Definiert einen Anweisungsblock
(loop ...)     ;; Definiert eine Schleife
(if ... else ...) ;; Bedingte Ausführung
(br ...)       ;; Springt zu einem Block oder einer Schleife
(return)       ;; Gibt von einer Funktion zurück

Hier ist ein Beispiel einer Funktion, die mit einer Schleife die Fakultät einer Zahl berechnet:

(func $factorial (param $n i32) (result i32)
(local $result i32)
(local $i i32)
i32.const 1
local.set $result
i32.const 1
local.set $i
(loop $continue
local.get $i
local.get $n
i32.le_s
(if
(then
local.get $result
local.get $i
i32.mul
local.set $result
local.get $i
i32.const 1
i32.add
local.set $i
br $continue
)
)
)
local.get $result
)

Diese Funktion mag komplex aussehen, aber lassen Sie uns sie durcharbeiten:

1. Wir initialisieren $result und $i mit 1.
2. Wir starten eine Schleife mit dem Label $continue.
3. Wir überprüfen, ob $i kleiner oder gleich $n ist.
4. Wenn ja, multiplizieren wir $result mit $i, inkrementieren $i und setzen den Schleifenfortsatz.
5. Wenn nein, beenden wir die Schleife und geben $result zurück.

Dieses Beispiel zeigt, wie wir Kontrollflussanweisungen verwenden können, um komplexere Algorithmen in WebAssembly zu erstellen.

Zusammenfassend ist das Verständnis der Programmstruktur von WebAssembly – seine Werte, Typen und Anweisungen – entscheidend für das Schreiben effizienter und leistungsstarker WebAssembly-Code. Während Sie Ihre Reise fortsetzen, werden Sie noch mehr faszinierende Aspekte dieser Technologie entdecken. Denken Sie daran, jeder Experte war einmal ein Anfänger, also lassen Sie sich nicht entmutigen, wenn es initially herausfordernd erscheint. Üben Sie weiter, bleiben Sie neugierig, und bald werden Sie komplexe WebAssembly-Programme mühelos schreiben können!

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