凹语言是国内首个面向 WebAssembly 设计工业级通用编程语言，也是目前被 CNCF基金会wasm全景图 收录的的唯一一个来自中国的开源编程语言项目。凹语言项目开发组最近针对用户反馈开始支持到 Native 的编译，这是wat2c翻译 wat 代码到 C 代码的最新进展。
凹语言最初立项时有一个凹语言直接到 C 语言的后端，但是后来因为开发资源等诸多限制并没有继续推进。这里采用的是凹语言先到 wasm 后端的文本格式，然后再翻译到 C 语言，是采用wa wat2c命令实现。wasm 后端部分的 wat 文本解析，wasm 模块的优化和到 C 语言的翻译全部自研。
1. fib 测试样例
先构造 C 语言版本 fib 例子：
int64_t fn_fib(int64_t n) { if (n <= 2) { return 1; } return fn_fib(n - 1) + fn_fib(n - 2);}
int main() { int64_t v = fn_fib(46); printf("fib(%d) = %lld\n", 46, v); return 0;}
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然后是 Go 语言的 fib 例子：
package main
func main() { println(fib(46))}func fib(n int) int { if n <= 2 { return 1 } return fib(n-1) + fib(n-2)}
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再构造 wat 版本的 fib 等价实现：
(module (func $fib (export "fib") (param $n i64) (result i64) local.get $n i64.const 2 i64.le_u if i64.const 1 return end local.get $n i64.const 1 i64.sub call $fib local.get $n i64.const 2 i64.sub call $fib i64.add ))
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2. 性能对比
wat 实现的 fib 纯函数，需要配置一个 C 语言的 main:
int main() { val_t $args[1]; $args[0].i64 = 46; fn_fib_ret_t $result = fn_fib($args[0]); printf("fib(%d) = %lld\n", 46, $result.$R0.i64); return 0;}
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所有的测试数据在主仓库的tests/bench/wat2c目录下。测试结果如下：
$ make wat2cgo build -o fib_go_native.exe fib_go_native.goclang -O1 -o fib_c_native.exe _fib_c_native.cwa wat2c -o fib_wat2c_native.c fib_wat.txt && clang -O1 -o fib_wat2c_native.exe fib_wat2c_main.c
time ./fib_go_native.exe1836311903 8.81 real 8.00 user 0.06 sys
time ./fib_c_native.exefib(46) = 1836311903 6.50 real 5.24 user 0.05 sys
time ./fib_wat2c_native.exefib(46) = 1836311903 6.79 real 5.11 user 0.05 sys
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可以发现，在-O1优化下 wat2c 输出的 C 代码最终性能和本地 C 代码实现持平，比 Go 语言的 Native 快 20-30%。
3. wat2c 的输出结果
可以看下 wat2c 输出的 C 代码：
typedef union val_t { i64_t i64; f64_t f64; i32_t i32; f32_t f32;} val_t;
// func $fib (param $n i64) (result i64)typedef struct { val_t $R0; } fn_fib_ret_t;
// func fib (param $n i64) (result i64)static fn_fib_ret_t fn_fib(val_t n) { fn_fib_ret_t $result; u32_t $R_u32; u16_t $R_u16; u8_t $R_u8; val_t $R0, $R1, $R2;
$R0 = n; $R1.i64 = 2; $R0.i32 = ((u64_t)($R0.i64)<=(u64_t)($R1.i64))? 1: 0; if($R0.i32) { $R0.i64 = 1; $result.$R0 = $R0; return $result; } $R0 = n; $R1.i64 = 1; $R0.i64 -= $R1.i64; { fn_fib_ret_t $ret = fn_fib($R0); $R0 = $ret.$R0; } $R1 = n; $R2.i64 = 2; $R1.i64 -= $R2.i64; { fn_fib_ret_t $ret = fn_fib($R1); $R1 = $ret.$R0; } $R0.i64 += $R1.i64; $result.$R0 = $R0; return $result;}
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目前的实现基本是朴实的直译处理，每个 wasm 指令均通过 C 语言代码模拟。
4. 小结
wat2c 的真正工作从 10.1 国庆节开始，大约一周的时间实现的 wat 版本的 fib 到 C 的翻译，并且做到了和 C 在-O1相同的性能。这是一个很不错的结果，后续计划将 C 语言作为凹语言一个新的目标平台支持 Native 的编译需求。也欢迎对该技术方向感兴趣的同学一起共建。
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