改进 JavaScript 和 Rust 的互操作性并深入认识 wasm-bindgen 组件

简介

随着 WebAssembly （Wasm）技术的发展，使用 Rust 编写 WebAssembly 模块成为了一个不错的方案。然而，将 Wasm 模块与现有 JavaScript 代码进行互操作需要一些额外的工作，这时可以使用 wasm-bindgen 来解决这个问题。

wasm-bindgen 是一个 Rust 库，它可以生成能够与 JavaScript 互操作的 Wasm 模块绑定代码。在 wasm-bindgen 的帮助下，我们可以很轻松地将 Rust 生成的 Wasm 模块集成到 JavaScript 应用程序中。

改进 JavaScript 和 Rust 的互操作性的攻略

以下是改进 JavaScript 和 Rust 的互操作性的攻略：

1. 安装 Rust 和 wasm-pack

首先，需要安装 Rust 和 wasm-pack。Rust 可以从官方网站上获得，并通过 rustup 工具安装。wasm-pack 可以从官方网站上下载预编译版本。

2. 创建 Rust 项目

创建一个 Rust 项目，并添加 wasm-bindgen 和 wasm-bindgen-test 依赖。

[lib]
name = "my_project"
crate-type = ["cdylib"]

[dependencies]
wasm-bindgen = "0.2.63"
wasm-bindgen-test = "0.2.63"

3. 实现 Rust 函数

实现一些可以被 JavaScript 调用的 Rust 函数，并添加 #[wasm_bindgen] 注解。注意函数必须用英文命名，在 JavaScript 中可以通过驼峰命名法进行调用。

例如，在 Rust 中实现一个计算平方的函数：

#[wasm_bindgen]
pub fn square(n: i32) -> i32 {
    n * n
}

4. 构建 Rust 项目

使用 wasm-pack 构建 Rust 项目。这将生成一个 .wasm 文件和一个 JavaScript 文件，可以在 JavaScript 浏览器环境下调用 wasm-bindgen 生成的 JavaScript 代码。

$ wasm-pack build

5. 在 JavaScript 中使用 Rust 函数

在 JavaScript 中加载 wasm-bindgen 生成的 JavaScript 代码，并使用 Rust 函数。

import * as wasm from "my_project";

const result = wasm.square(4);
console.log(result); // Output: 16

6. 自定义绑定

wasm-bindgen 生成了一些默认的绑定代码，但如果需要更多自定义配置，可以添加 #[wasm_bindgen] 注解。例如，我们可以配置 Rust 函数的参数和返回值类型，以及 JavaScript 中调用该函数所需的名称。

#[wasm_bindgen(js_name = add)]
pub fn add_numbers(a: f64, b: f64) -> f64 {
    a + b
}

在 JavaScript 中调用上面的函数：

import * as wasm from "my_project";

const result = wasm.add(2.0, 3.0);
console.log(result); // Output: 5.0

示例说明

以下是两个实际应用场景：

示例 1：使用 Rust 实现算法并在 JavaScript 中调用

Rust 是一种高性能的编程语言，与 JavaScript 相比具有更快的执行速度。在以下示例中，我们将使用 Rust 实现一个快速排序算法，并在 JavaScript 中调用该算法。

Rust 代码

#[wasm_bindgen]
pub fn quick_sort(nums: &mut [i32]) {
    if nums.len() > 1 {
        let pivot_index = partition(nums);
        quick_sort(&mut nums[..pivot_index]);
        quick_sort(&mut nums[pivot_index + 1..]);
    }
}

fn partition(nums: &mut [i32]) -> usize {
    let mut i = 0;
    let mut j = nums.len() - 1;

    loop {
        while nums[i] < nums[j] {
            i += 1;
        }

        nums.swap(i, j);

        if i >= j {
            return j;
        }

        j -= 1;
        nums.swap(i, j);
        i += 1;
    }
}

JavaScript 代码

import * as wasm from "my_project";

const nums = [3, 2, 5, 1, 4];

wasm.quick_sort(nums);

console.log(nums); // Output: [1, 2, 3, 4, 5]

示例 2：与现有 JavaScript 库进行互操作

wasm-bindgen 不仅可以用于 Rust 和 JavaScript 的互操作，还可以将现有的 JavaScript 库绑定到 Rust 中。

以下示例将在 Rust 中使用 Lodash 库的一些函数。

Cargo.toml

[lib]
name = "my_project"
crate-type = ["cdylib"]

[dependencies]
wasm-bindgen = "0.2.63"

[package.metadata.wasm-pack.profile.dev]
wasm-opt = ["--remove-debug-info"]

Rust 代码

use wasm_bindgen::prelude::*;
use js_sys::Array;

#[wasm_bindgen]
pub fn sort_numbers(nums: &Array) -> Array {
    let nums = nums.to_vec();
    nums.sort_unstable();
    Array::from(&nums[..])
}

JavaScript 代码

import * as wasm from "my_project";
import { sortBy } from "lodash-es";

const nums = [3, 2, 5, 1, 4];

const sorted_nums1 = wasm.sort_numbers(nums);

const sorted_nums2 = sortBy(nums);

console.log(sorted_nums1); // Output: [1, 2, 3, 4, 5]
console.log(sorted_nums2); // Output: [1, 2, 3, 4, 5]

结论

使用 wasm-bindgen，我们可以在 Rust 和 JavaScript 之间轻松地进行互操作。wasm-bindgen 通过生成 Wasm 模块的绑定代码来简化整个过程，并提供了许多有用的功能，如将 JavaScript 函数映射到 Rust 函数，处理返回值，处理复杂的数据结构等等。