WebAssembly - Cấu trúc Chương trình

Xin chào, những người học lập trình đầy tham vọng! Tôi rất vui mừng dẫn dắt các bạn vào thế giới kỳ diệu của cấu trúc chương trình WebAssembly. Như một giáo viên khoa học máy tính hàng xóm thân thiện, tôi sẽ giải thích những khái niệm này một cách đơn giản để ngay cả những người mới bắt đầu cũng có thể hiểu được. Vậy, hãy lấy饮料 yêu thích của bạn, ngồi舒适的, và cùng nhau bắt đầu hành trình thú vị này!

Giá trị

Hãy bắt đầu với những khối xây dựng cơ bản của bất kỳ chương trình nào: giá trị. Trong WebAssembly, giá trị là các đơn vị dữ liệu cơ bản mà chúng ta làm việc. Hãy nghĩ về chúng như những nguyên liệu trong một công thức - chúng là những yếu tố cơ bản mà chúng ta sử dụng để tạo ra điều phức tạp hơn.

Giá trị Số học

WebAssembly hỗ trợ bốn loại giá trị số học chính:

1. Số nguyên (i32 và i64)
2. Số nổi phao (f32 và f64)

Hãy xem một số ví dụ:

(i32.const 42)    ;; Số nguyên 32-bit với giá trị 42
(i64.const 1000000000000)  ;; Số nguyên 64-bit với giá trị 1 nghìn tỷ
(f32.const 3.14)  ;; Số nổi phao 32-bit (khoảng pi)
(f64.const 2.71828)  ;; Số nổi phao 64-bit (khoảng e)

Trong các ví dụ này, chúng ta đang tạo các giá trị hằng của các loại khác nhau. Lệnh i32.const và i64.const tạo các hằng số nguyên, trong khi f32.const và f64.const tạo các hằng số nổi phao.

Giá trị Tham chiếu

WebAssembly cũng có các loại tham chiếu, được sử dụng để tham chiếu đến các cấu trúc dữ liệu phức tạp hơn:

(ref.null func)   ;; Tham chiếu null đến một hàm
(ref.null extern) ;; Tham chiếu null đến một đối tượng ngoại vi

Những giá trị tham chiếu này rất hữu ích khi làm việc với các hàm hoặc tài nguyên ngoại vi, nhưng đừng lo lắng quá nhiều về chúng bây giờ - chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về chúng sau này.

Loại

Bây giờ chúng ta đã hiểu về giá trị, hãy nói về loại. Các loại trong WebAssembly giống như các danh mục cho biết chúng ta đang xử lý dữ liệu gì và cách chúng ta có thể sử dụng nó.

Loại Giá trị

WebAssembly có bốn loại giá trị cơ bản:

Loại	Mô tả	Ví dụ
i32	Số nguyên 32-bit	(i32.const 42)
i64	Số nguyên 64-bit	(i64.const 1000000000000)
f32	Số nổi phao 32-bit	(f32.const 3.14)
f64	Số nổi phao 64-bit	(f64.const 2.71828)

Loại Hàm

Loại hàm mô tả chữ ký của một hàm - những gì nó nhận vào (tham số) và những gì nó trả ra (kết quả). Dưới đây là một ví dụ:

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

Hàm này nhận hai tham số i32 và trả về một kết quả i32. Nó cộng hai tham số lại với nhau.

Loại Tham chiếu

Như chúng ta đã đề cập trước đó, WebAssembly cũng có các loại tham chiếu:

Loại	Mô tả
funcref	Tham chiếu đến một hàm
externref	Tham chiếu đến một đối tượng ngoại vi

Những loại này được sử dụng cho các thao tác phức tạp hơn, nhưng tốt nhất là biết chúng tồn tại!

Hướng dẫn

Hướng dẫn là trái tim của các chương trình WebAssembly. Chúng cho biết máy tính nên làm gì với các giá trị của chúng ta và cách manipul它们. Hãy xem một số hướng dẫn phổ biến:

Hướng dẫn Toán học

(i32.add)   ;; Cộng hai giá trị i32
(i32.sub)   ;; Trừ hai giá trị i32
(i32.mul)   ;; Nhân hai giá trị i32
(i32.div_s) ;; Chia hai giá trị i32 (ký hiệu)

Những hướng dẫn này thực hiện các thao tác toán học cơ bản trên các giá trị i32. Dưới đây là một ví dụ hoàn chỉnh hơn:

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

Hàm này nhận hai tham số, cộng chúng, và sau đó nhân kết quả với tham số thứ hai. Hãy phân tích nó:

1. local.get $a: Lấy giá trị của tham số $a
2. local.get $b: Lấy giá trị của tham số $b
3. i32.add: Cộng hai giá trị này
4. local.get $b: Lấy giá trị của tham số $b lần nữa
5. i32.mul: Nhân tổng với $b

Hướng dẫn Kiểm soát Luồng

WebAssembly cũng có các hướng dẫn kiểm soát luồng chương trình:

(block ...)    ;; Định nghĩa một khối hướng dẫn
(loop ...)     ;; Định nghĩa một vòng lặp
(if ... else ...) ;; Thực hiện điều kiện
(br ...)       ;; Chuyển nhánh đến một khối hoặc vòng lặp
(return)       ;; Trả về từ một hàm

Dưới đây là ví dụ về một hàm sử dụng vòng lặp để tính giai thừa của một số:

(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
)

Hàm này có thể trông phức tạp, nhưng hãy phân tích nó:

1. Chúng ta khởi tạo $result và $i bằng 1.
2. Chúng ta bắt đầu một vòng lặp được đánh dấu là $continue.
3. Chúng ta kiểm tra xem $i có nhỏ hơn hoặc bằng $n không.
4. Nếu có, chúng ta nhân $result với $i, tăng $i lên 1, và tiếp tục vòng lặp.
5. Nếu không, chúng ta thoát khỏi vòng lặp và trả về $result.

Ví dụ này cho thấy cách chúng ta có thể sử dụng các hướng dẫn kiểm soát luồng để tạo ra các thuật toán phức tạp hơn trong WebAssembly.

Tóm lại, việc hiểu cấu trúc chương trình của WebAssembly - các giá trị, loại và hướng dẫn - rất quan trọng để viết mã WebAssembly hiệu quả và mạnh mẽ. Khi bạn tiếp tục hành trình của mình, bạn sẽ khám phá nhiều khía cạnh kỳ diệu khác của công nghệ này. Nhớ rằng, mỗi chuyên gia đều từng là người mới bắt đầu, vì vậy đừng nản lòng nếu điều này có vẻ khó khăn ban đầu. Hãy tiếp tục thực hành, 保持好奇心, và trước khi bạn nhận ra, bạn sẽ viết các chương trình WebAssembly phức tạp một cách dễ dàng!

Credits: Image by storyset