WebAssembly

WebAssembly 是一种可移植的二进制指令格式，定义紧凑的栈机字节码与严格的验证规则，浏览器将其编译为原生机器码执行。快的原因：静态类型与确定性指令使引擎无需运行时推测优化（对比 JS 的解释加 JIT 热点优化与去优化抖动）；二进制编码解码快、体积小；线性内存在接近原生内存布局上操作，边界检查可优化；指令级并行与寄存器分配由引擎提前完成。定位上 wasm 与 JS 是互补而非替代：wasm 是计算内核，DOM、网络、事件等平台能力仍由 JS 或宿主接口提供，通过导入导出函数协作。典型场景：音视频编解码、图像处理、游戏引擎、加密与压缩、科学计算、把 C、C++、Rust 既有库搬进网页。

wasm 有两种等价表示：二进制格式 .wasm 是紧凑的字节序列，用于分发与加载，采用 LEB128 变长编码_sections 组织（类型、导入、函数、内存、导出等节）；文本格式 .wat 是可读的 S 表达式语法，一一对应二进制结构，用于调试、教学、查看反汇编（wasm2wat）与手写小模块。两者由官方工具 wabt 互转，wat 不参与运行时，浏览器只消费二进制。理解文本格式有助面试展开：函数签名、局部声明、指令栈序（无寄存器抽象的栈机）、以及导入导出的绑定声明都可在 wat 中直读。扩展提及 WASM 3.0 与宽松 SIMD、尾调用等提案说明关注标准演进。答题点：等价性、转换工具、栈机语法示意即可。

每个 wasm 模块拥有独立的线性内存：一段连续、无结构、按字节寻址的可增长缓冲区，以页为单位分配（每页 64KB），最大页数在模块声明，内存可导入导出与宿主共享。wasm 代码通过 load 与 store 指令按偏移读写，配边界检查防越界（引擎多用 guard page 技巧把检查降到接近零开销）。无 GC、无嵌套对象结构，指针就是整数偏移，C、C++、Rust 的指针模型可直接映射到偏移量上，这是移植既有代码的关键设计。JS 侧通过 TypedArray 视图操作同一段内存，传复杂数据常需手工序列化或复用缓冲区避免每次拷贝。多字节数据的端序由指令显式指定（小端常见）。答出连续页式增长、偏移寻址加边界检查、与 JS 共享视图三点即完整。

交互走模块边界：模块声明导入（函数、内存、全局、表），导出自身函数与内存；宿主用 WebAssembly.instantiate 实例化时注入导入对象，JS 函数可被 wasm 回调，wasm 导出函数可被 JS 直接调用，数值参数返回值零成本传递。限制与成本：wasm 与 JS 只共享数值类型（i32、i64、f32、f64 等），字符串、对象、数组都不能直接过界，必须经线性内存序列化或用 TextEncoder 手工编解码，跨边界调用与拷贝是主要性能税，热路径应批量传数据而非逐次调用。间接调用靠表（table）机制实现函数指针。工具链如 wasm-bindgen、Emscripten 的 embind 帮你生成胶水代码隐藏这些细节。答出导入导出机制与字符串必须走内存拷贝这一经典细节即佳。

当前限制：不能直接访问 DOM 与 Web API，都要经 JS 胶水；宿主绑定只认数值与线性内存，跨语言共享复杂数据结构需要序列化；GC 语言（Java、Go、C#、Python）要么带运行时要么瘦身，wasm GC 提案落地后语言可直接用宿主 GC 才逐步缓解；线程依赖 SharedArrayBuffer 与跨源隔离头；调试与错误信息栈曾较难读，sourcemap 支持在完善。组件模型（Component Model）是下一代方案：在核心模块之上定义接口类型系统（记录、字符串、列表等高类型），用 WIT 语言描述接口，不同语言生成的组件可互相组合，wasm-runtime 与 WASI Preview2 让模块即插即用，服务端 wasm 与插件系统是主要受益场景。能讲 GC 提案与 WIT 即体现跟进前沿。