没有 Emscripten，如何用标准库将 C++ 编译成 WebAssembly

Question

我在构建独立的 webassembly 时遇到了问题，我想要完全控制内存和布局。我不想使用 emscripten 因为，正如下面的帖子所说，它没有给我我想要的所有编译时选项（例如堆栈大小控制，能够选择在独立模式下导入内存等。 ) 我一直在关注以下页面：如何使用 emscripten 生成独立的 webassembly 此外，emscripten 是矫枉过正。

到目前为止我所做的：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/和https:// depth-first.com/articles/2019/10/16/compiling-c-to-webassembly-and-running-it-without-emscripten/ 我使用 wasi 来获取 C 标准库。使用链接器标志，就像-Wl,-z,stack-size=$[1024 * 1024]我可以控制堆栈大小一样。编译成功。伟大的！

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

我尝试了一个“hack”，我下载了 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标题复制到正确的位置。然后我收到了关于缺少线程 API 的错误消息，这显然是由于没有使用 EMSCRIPTEN 编译造成的。所以我定义了EMSCRIPTEN宏并且这样工作。然后我想也许我可以删除 wasi 依赖项并使用 emscripten 的 libc 版本来保持一致，但随后也存在冲突/缺少标头。

简而言之，我想我已经接近我需要去的地方了，但事情变得非常混乱。我怀疑我采用了最简单的非脚本方法。

有没有人成功地为独立的 webassembly 创建了一个构建系统，让您可以使用 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

我从 emscripten 插入了 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认为 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某些特定于平台的东西。实际上我想要的是一个 shim，它可以让我主要使用标准容器。这已经变得有点难以管理了。我接下来可以做什么？

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。肯定卡住了。

编辑 3：

我有点重新开始。库正在链接，我可以使用标准，但是如果我尝试使用 std::chrono 的方法（我可以实例化对象），则会看到如下错误：

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 emscripten 的静态库 abi 和我的 llvm 自制安装中的静态库 C++ 标准库（我尝试了 emscripten 一个，但也没有用）。

我不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，因此 malloc 和 co。也得到出口。

这是我的构建脚本：

./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 &

我的代码：

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

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，但在 JavaScript 中无法加载 wasm 模块，所以我认为问题仍然存在。

这是我得到的。这个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的事实有关吗？（我正在使用自制的 clang 9）。希望不是。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

优秀的wasi-sdkllvm-project将上游（提供clang++）拉入并wasi-libc作为 git 子模块，并使用合适的标志编译它们（最值得注意的是禁用wasi-libc 尚不支持的pthreads ）。

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

如果您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，您可以将由换行符分隔的函数名称放入其中wasm-import.syms，以便链接器不会抱怨未定义的函数。

请注意，这一切完全独立于 Emscripten。