c#如何使用WASM跨语言调用？

阅读原文时间：2023年08月09日阅读：1

WebAssembly(简称Wasm)是一种用于基于堆栈的虚拟机的二进制指令格式。Wasm被设计为编程语言的可移植编译目标，支持在web上部署客户端和服务器应用程序。

什么是wasmtime （WebAssembly Time）?它和WASM（WebAssembly）是什么关系？

wasmtime 是一个独立的、轻量级的 WebAssembly (WASM) 运行时，它支持 WASI (WebAssembly System Interface)。wasmtime 由 Bytecode Alliance 开发，该联盟致力于创建新的软件基础设施，使得模块化、可组合、安全和高效的软件成为可能。

wasmtime 和 WASM (WebAssembly) 的关系如下：

WebAssembly 运行时: wasmtime 是一个运行时，它允许你在本地环境中执行 WebAssembly 代码，而不需要浏览器。这意味着你可以使用 wasmtime 运行任何编译为 WASM 的代码，无论是从 C、Rust、Go 还是其他语言编译的。
支持 WASI: wasmtime 是 WASI 的一个主要实现，这意味着它可以运行那些使用 WASI 接口的 WebAssembly 程序，从而让这些程序可以访问文件、网络和其他系统资源。
安全性: 与 WebAssembly 一样，wasmtime 也提供了一个沙盒环境，确保 WASM 代码在受限制的环境中运行，从而提供了一定的安全性。
跨平台: wasmtime 可以在多种操作系统和平台上运行，包括 Windows、Linux 和 macOS。
高效: wasmtime 使用了先进的即时编译 (JIT) 技术，确保 WebAssembly 代码能够高效地执行。

总之，wasmtime 是一个与 WebAssembly 紧密相关的运行时，它允许开发者在非浏览器环境中执行 WASM 代码，并提供了对 WASI 的支持，从而扩展了 WebAssembly 的能力和应用范围。

环境

请先安装wasi在https://github.com/bytecodealliance/wasmtime/releases中找到适合的操作系统下载wsmi

安装完成以后在cmd中执行即可查看是否安装成功

wasmtime

效果如图。

创建一个控制台项目

创建一个ConsoleApp2的控制台项目

添加NuGet包。

<ItemGroup>
      <PackageReference Include="Wasi.Sdk" Version="0.1.4-preview.10020" />
</ItemGroup>

Wasi.Sdk是用于生成.wasm文件的sdk，仓库地址：https://github.com/dotnet/dotnet-wasi-sdk

当我们右键项目的适合点击生成则会在当前项目的bin/Debug|Release文件夹下面生成一个{项目名称}.wasm的文件，当然还包括了.dll文件。

生成`.wasm`文件

选中我们的项目，右键重新生成。

然后右键项目，在文件资源管理器中打开文件夹。

依次打开bin=>Release|Debug=>net7.0(看选择的SDK)

在当前路径打开控制台。然后使用wasmtim执行wasm文件。

wasmtime ConsoleApp2.wasm

就这样完成了简单的wasm使用。使用c#编译成wasm的格式，然后执行。

什么是`wat`

WAT (WebAssembly Text Format) 是 WebAssembly 的文本表示形式。当我们谈论 WebAssembly (WASM)，我们通常指的是其二进制格式，这是一种为浏览器和其他宿主环境设计的低级虚拟机代码。然而，为了方便人类阅读和编写，WASM 也有一个等效的文本格式，即 WAT。

以下是一些关于 WAT 的关键点：

可读性: 虽然 WASM 二进制格式是为机器设计的，但 WAT 格式是为人类设计的。它提供了一种更加可读和可编辑的方式来表示 WebAssembly 代码。
结构: WAT 代码通常包含一系列的指令、函数定义和其他模块级声明。它的语法是 S-expression，这是一种用于表示嵌套结构的简单文本格式。
转换: 你可以使用工具，如 wasm2wat 和 wat2wasm，来在 WAT 和 WASM 之间进行转换。这意味着你可以手动编写或修改 WAT 代码，然后将其编译为 WASM 二进制格式，或者从现有的 WASM 代码反编译为 WAT 格式。

示例: 下面是一个简单的 WAT 示例，该示例定义了一个函数，该函数接受两个整数参数并返回它们的和：

(module
  (func $add (param $a i32) (param $b i32) (result i32)
    get_local $a
    get_local $b
    i32.add)
  (export "add" (func $add))
)

总的来说，WAT 是 WebAssembly 的文本表示形式，它为开发者提供了一种更加直观和可读的方式来查看、编写或修改 WebAssembly 代码。

在当前解决方案中在创建一个项目

创建一个ConsoleApp1的控制台项目

在项目中添加一下nuget包

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="wasmtime" Version="11.0.1" />
  </ItemGroup>

官方仓库：https://github.com/bytecodealliance/wasmtime-dotnet

然后新增test.wat文件，写入一下代码，以下代码则是WAT代码。

(module
  (import "" "table" (table $t 4 funcref))
  (func (export "call_indirect") (param i32 i32 i32) (result i32)
    (call_indirect $t (param i32 i32) (result i32) (local.get 1) (local.get 2) (local.get 0))
  )
)

设置test.wat文件属性

打开Program.cs文件，修改代码

using Wasmtime;

using var engine = new Engine();
using var module = Module.FromTextFile(engine, "test.wat");
using var linker = new Linker(engine);
using var store = new Store(engine);

var table = new Table(store, TableKind.FuncRef, null, 4);

table.SetElement(0, Function.FromCallback(store, (int a, int b) => a + b));
table.SetElement(1, Function.FromCallback(store, (int a, int b) => a - b));
table.SetElement(2, Function.FromCallback(store, (int a, int b) => a * b));
table.SetElement(3, Function.FromCallback(store, (int a, int b) => a / b));

linker.Define("", "table", table);

var instance = linker.Instantiate(store, module);

var call_indirect = instance.GetFunction<int, int, int, int>("call_indirect");
if (call_indirect is null)
{
    Console.WriteLine("error: `call_indirect` export is missing");
    return;
}

Console.WriteLine($"100 + 25 = {call_indirect(0, 100, 25)}");
Console.WriteLine($"100 - 25 = {call_indirect(1, 100, 25)}");
Console.WriteLine($"100 * 25 = {call_indirect(2, 100, 25)}");
Console.WriteLine($"100 / 25 = {call_indirect(3, 100, 25)}");

这里提供了一个使用c#调用test.wat的案例。

执行项目