العمل مع WebAssembly وSwift: مستوى متقدم

مقدمة في WebAssembly وSwift على المستوى المتقدم

WebAssembly (Wasm) هو تنسيق تعليمات ثنائي منخفض المستوى مصمم للتنفيذ في المتصفح والخادم بأداء قريب من الأداء الأصلي. لمطوري Swift الذين يعملون مع iOS وmacOS، يفتح دمج Wasm إمكانيات لنقل الحسابات عالية الأداء (التشفير، معالجة الصور، المحاكاة) من بيئة الويب إلى التطبيقات الأصلية. في هذه المقالة، سنستعرض تقنيات متقدمة: الاستدعاء المباشر لوظائف Wasm من Swift، إدارة الذاكرة عبر الذاكرة الخطية لـ Wasm، تحسين ABI (واجهة التطبيق الثنائية)، ومعالجة أنواع البيانات المعقدة.

من المفترض أنك على دراية بأساسيات Swift ولديك خبرة في ترجمة كود C/C++ إلى Wasm (على سبيل المثال، عبر Emscripten أو wasi-sdk). سنركز على ربط Swift (iOS/macOS) مع وحدة Wasm المترجمة، باستخدام أقل عدد من التبعيات - فقط مكتبات Foundation القياسية والإمكانيات الأساسية لـ Swift للعمل مع الذاكرة.

1. ترجمة كود C/C++ إلى WebAssembly وإعداد ABI

الخطوة الأولى هي إعداد وحدة Wasm مع ABI محدد بوضوح. بالنسبة لـ Swift، من المهم أن تحتوي الوظائف المُصدرة على توقيعات مسطحة (أرقام فقط: i32، i64، f32، f64) وألا تستخدم هياكل معقدة. فيما يلي مثال لدالة C لحساب مجموع مصفوفة:

// sum.c\n#include <stdint.h>\n\nint32_t sum_array(int32_t* arr, int32_t len) {\n    int32_t sum = 0;\n    for (int32_t i = 0; i < len; i++) {\n        sum += arr[i];\n    }\n    return sum;\n}\n\n// دالة لتخصيص الذاكرة داخل Wasm\nint32_t* allocate_array(int32_t size) {\n    return (int32_t*)malloc(size * sizeof(int32_t));\n}\n

نقوم بالترجمة باستخدام wasi-sdk (CLang لـ Wasm):

clang \\\n  --target=wasm32-wasi \\\n  -O3 \\\n  -nostartfiles \\\n  -Wl,--export=sum_array \\\n  -Wl,--export=allocate_array \\\n  -Wl,--export=__heap_base \\\n  -o sum.wasm sum.c\n

العلامة --export تحدد بوضوح الوظائف المُصدرة. __heap_base هو رمز Wasm قياسي يشير إلى بداية الكومة، وهو ضروري لإدارة الذاكرة من Swift.

2. تحميل وحدة Wasm في Swift وتنفيذ الوظائف

للعمل مع Wasm في Swift على iOS/macOS، نستخدم إطار العمل WebKit (WKWebView) أو واجهة C منخفضة المستوى عبر وحدة JavaScriptCore. ومع ذلك، للحصول على حل Swift نقي بدون واجهة مستخدم، من الأسهل تطبيق مكتبة WasmInterpreter من SwiftWasm (متاحة عبر SPM). سننظر في خيار استخدام JavaScriptCore - فهو مدمج في iOS/macOS.

2.1. التهيئة وتحميل الملف الثنائي

import JavaScriptCore\n\nclass WasmEngine {\n    private let context: JSContext\n\n    init?(wasmData: Data) {\n        guard let ctx = JSContext() else { return nil }\n        self.context = ctx\n\n        // إنشاء كائن WebAssembly\n        let wasmObj = ctx.evaluateScript("WebAssembly")\n        guard let wasm = wasmObj else { return nil }\n\n        // ترجمة الوحدة\n        let compileFunc = wasm.objectForKeyedSubscript("compile")\n        guard let compile = compileFunc else { return nil }\n\n        let promise = compile.call(withArguments: [wasmData])\n        // معالجة promise (مبسطة للعرض)\n        context.evaluateScript("""\n            var wasmModule = null;\n            \\(promise?.toString() ?? "").then(m => { wasmModule = m; });\n        """)\n    }\n\n    func callFunction(name: String, args: [JSValue]) -> JSValue? {\n        let instance = context.objectForKeyedSubscript("wasmModule")\n        let exports = instance?.objectForKeyedSubscript("exports")\n        let funcToCall = exports?.objectForKeyedSubscript(name)\n        return funcToCall?.call(withArguments: args)\n    }\n}\n

هام: هذا الكود مبسط. في المشروع الفعلي، استخدم JSVirtualMachin