9 控制流与函数

WebAssembly（简称Wasm）是一种高效的字节码格式，旨在为Web提供近乎原生的性能。在上一篇中，我们探讨了WebAssembly的基本语法，包括数据类型与基本操作。本篇将继续深入，讲解控制流与函数的相关内容，并通过实际案例帮助您理解这些概念。

控制流

WebAssembly中的控制流语句与传统编程语言类似，主要包括条件语句和循环语句。它们使得程序能够根据特定的条件执行不同的代码块。

条件语句

在WebAssembly中，条件语句使用if和else来实现。例如，我们可以将一个简单的条件语句写成如下形式：

(module
  (func (export "isPositive") (param $x i32) (result i32)
    (if (result i32)
      (i32.ge_s (local.get $x) (i32.const 0))
      (then (return (i32.const 1)))  ;; 如果 $x >= 0，返回 1
      (else (return (i32.const 0)))  ;; 否则，返回 0
    )
  )
)

在这个例子中，我们定义了一个名为 isPositive 的函数，它接受一个i32类型的参数 $x。如果 $x 大于等于0，函数返回1；否则返回0。

循环语句

WebAssembly提供了loop语句来实现循环逻辑，使用br和br_if指令进行跳转。下面是一个简单的例子，演示了如何计算一个数的阶乘：

(module
  (func (export "factorial") (param $n i32) (result i32)
    (local $result i32)
    (local.set $result (i32.const 1))
    
    (loop $loop
      (if (result i32)
        (i32.eqz (local.get $n))
        (then (return (local.get $result))) ;; 如果 $n == 0，返回 $result
      )
      (local.set $result (i32.mul (local.get $result) (local.get $n)))  ;; $result *= $n
      (local.set $n (i32.sub (local.get $n) (i32.const 1)))             ;; $n -= 1
      (br $loop)  ;; 继续循环
    )
  )
)

在这个例子中，factorial 函数计算参数 $n 的阶乘。通过使用 loop 和 if 控制结构，我们反复减少$n并累乘到$result中。

函数定义与调用

WebAssembly的函数是其基本的构建块。函数可以接受参数并返回结果，类似于其他编程语言。函数的定义和调用方式如下：

函数定义

一个WebAssembly函数是通过 func 指令来定义的。我们可以指定函数的参数与返回类型。例如：

(func (export "add") (param $a i32) (param $b i32) (result i32)
  (return (i32.add (local.get $a) (local.get $b)))
)

这个add函数接受两个i32类型的参数，并返回它们的和。

函数调用

在WebAssembly中，调用函数使用 call 指令。例如，假设我们想在另一个函数中调用add：

(func (export "calculate") (param $x i32) (param $y i32) (result i32)
  (call $add (local.get $x) (local.get $y))
)

在calculate函数中，我们使用call指令来调用之前定义的add函数，并传递相应的参数。

小案例：组合函数

假设我们希望组合多个函数来计算给定数的平方，并判断它是否为正数。我们可以如下编写：

(module
  (func (export "square") (param $x i32) (result i32)
    (return (i32.mul (local.get $x) (local.get $x)))  ;; 返回 $x 的平方
  )

  (func (export "isSquarePositive") (param $x i32) (result i32)
    (call $isPositive (call $square (local.get $x)))  ;; 检查平方结果是否为正
  )

  (func (export "isPositive") (param $x i32) (result i32)
    (if (result i32)
      (i32.ge_s (local.get $x) (i32.const 0))
      (then (return (i32.const 1)))
      (else (return (i32.const 0)))
    )
  )
)

在上面的代码中，square 函数计算一个数的平方，isSquarePositive 函数使用call指令先计算平方，再检查结果是否为正数。

总结

本篇我们讨论了WebAssembly中的控制流与函数的基本概念。通过具体的代码示例，我们可以看到如何使用 if、loop 语句控制程序的执行流，以及如何定义和调用函数。控制流和函数是构建WebAssembly程序的核心构件，为实现更复杂的逻辑打下了基础。在下一篇中，我们将探讨WebAssembly的模块与实例相关概念，了解模块的定义与实例的创建。

通过掌握这些基础知识，您将能够编写更为复杂且高效的Wasm程序，充分利用WebAssembly的特性。