内存模型

WebAssembly 有一个基于线性内存的独特内存模型。理解它是有效开发 WASM 的关键。

什么是线性内存？

WebAssembly 提供一个单一的、连续的、可变的字节数组，称为线性内存。

核心特性

特性	描述
连续性	单一内存块，无碎片
可变性	运行时可读写
字节寻址	每个字节有唯一地址（0, 1, 2, ...）
可调整大小	内存可以 64KB（1页 = 65536 字节）为单位增长
沙箱隔离	WASM 只能访问自己的内存

内存布局

内存布局示例（小端序）：

地址:   0    1    2    3    4    5    6    7    8    9
数据:  [0x01] [0x02] [0x03] [0x04] [0x00] [0x00] [0x00] [0x00]
         └──────┬──────┘          └──────┬──────┘
          i32 在地址 0 = 0x04030201    i32 在地址 4 = 0

在 WAT 中创建内存

(module
  ;; 定义 1 页（64KB）内存并导出
  (memory (export "memory") 1)

  ;; 存储一个值
  (func $store_value
    (i32.store (i32.const 0) (i32.const 42))))

JavaScript 内存访问

const memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1, maximum: 10 });

// 使用 TypedArray 视图写入内存
const view = new Uint8Array(memory.buffer);
view[0] = 42;
view[1] = 0;
view[2] = 0;
view[3] = 0;

// 从内存读取
console.log(view[0]); // 42

使用 TypedArray

JavaScript 提供类型化数组来处理 WASM 内存：

const memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 1 });

// Uint8Array - 8位无符号整数
const bytes = new Uint8Array(memory.buffer);

// Int32Array - 32位有符号整数
const int32 = new Int32Array(memory.buffer);

// Float64Array - 64位浮点数
const float64 = new Float64Array(memory.buffer);

// 写入和读取
int32[0] = 1000000;
float64[1] = 3.14159;
bytes[8] = 255;

console.log(int32[0]);      // 1000000
console.log(float64[1]);    // 3.14159
console.log(bytes[8]);      // 255

内存增长

const memory = new WebAssembly.Memory({
    initial: 1,     // 1 页（64KB）
    maximum: 100,   // 最多 100 页（6.4MB）
    shared: false   // 不在线程间共享
});

// 内存增长 1 页
memory.grow(1);
console.log(memory.buffer.byteLength); // 131072 (128KB)

对齐

数据在内存中必须正确对齐：

类型	大小	对齐
i8 / u8	1	1
i16 / u16	2	2
i32 / u32 / f32	4	4
i64 / u64 / f64	8	8

字符串传递

use wasm_bindgen::prelude::*;

#[wasm_bindgen]
pub fn reverse_string(s: &str) -> String {
    s.chars().rev().collect()
}

wasm-bindgen 幕后操作：

1. 在 WASM 线性内存中分配空间
2. 将字符串字节复制到该内存
3. 返回指针和长度给 JS

性能考虑

实践	收益
最小化跨边界访问	更好的缓存性能
使用适当类型	避免不必要的转换
批量操作	减少函数调用开销
保持数据局部性	更好的内存访问模式

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继续学习调用约定了解函数如何交换数据。