JS WebAssembly (Wasm) `Exception Handling` (异常处理) 的互操作性

嘿，各位代码界的探险家们，今天咱们来聊聊 WebAssembly (Wasm) 里那些“意料之外”的小插曲 —— 异常处理！更准确地说，是 JavaScript 和 Wasm 之间关于异常处理的爱恨情仇。

开场白：Wasm 异常处理，迷雾重重？

Wasm，这小家伙，性能杠杠的，但有时候用起来就像个黑盒子。尤其是涉及到异常处理，很多开发者会觉得“水太深，我把握不住”。别慌！今天咱们就拨开迷雾，看看 JS 和 Wasm 之间，异常是怎么传递、处理，以及如何避免踩坑。

第一幕：异常，是什么鬼？

简单来说，异常就是程序运行过程中遇到的“不速之客”。比如除数为零、内存溢出、文件找不到等等。传统的处理方式是让程序崩溃，但这样用户体验太差了。所以，我们需要异常处理机制，让程序在出错时能够优雅地“认怂”，并尝试恢复或给出友好的提示。

第二幕：Wasm 的异常处理：初探

Wasm 最初的设计并没有原生支持异常处理。为啥？因为要保证 Wasm 的简洁性和可移植性。但是，没有异常处理，Wasm 在实际应用中会遇到很多麻烦。想象一下，一个图像处理库，因为一个像素点的数据错误就崩溃了，这谁顶得住？

所以，Wasm 后续引入了异常处理提案。这个提案允许 Wasm 模块抛出和捕获异常。这些异常可以携带数据，方便开发者定位问题。

第三幕：JS 与 Wasm 的“隔阂”：异常的传递问题

现在，问题来了。JS 和 Wasm 是两个不同的世界，它们使用的异常模型也不同。JS 使用的是基于原型的异常，而 Wasm 使用的是基于 value 的异常。那么，当 Wasm 抛出一个异常时，JS 如何捕获？当 JS 抛出一个异常时，Wasm 又该如何处理？

这就是我们要重点讨论的互操作性问题。

第四幕：互操作的桥梁：try...catch 和 WebAssembly.Module.instance.exports

JS 提供了一个强大的工具：try...catch 语句。我们可以用它来捕获 Wasm 抛出的异常。

// 加载 Wasm 模块
WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('module.wasm'), importObject)
  .then(result => {
    const wasmModule = result.instance;
    const add = wasmModule.exports.add; // 假设 Wasm 导出一个 add 函数

    try {
      const result = add(10, 0); // 可能会抛出异常，比如除数为零
      console.log('Result:', result);
    } catch (error) {
      console.error('An error occurred:', error);
    }
  });

在这个例子中，我们用 try...catch 包裹了对 Wasm 函数 add 的调用。如果 add 函数抛出一个异常，catch 块就会被执行。

但是，这里有个关键点：JS 捕获到的异常类型是什么？这取决于 Wasm 如何抛出异常，以及 Wasm 和 JS 之间的约定。

第五幕：Wasm 抛出异常：两种姿势

Wasm 抛出异常的方式主要有两种：

抛出 Wasm 异常: 使用 Wasm 的 throw 指令抛出异常。这种异常可以直接被 JS 捕获，但 JS 只能拿到一个 WebAssembly.Exception 对象，无法直接访问异常携带的数据。
通过返回值传递错误信息: Wasm 函数返回一个错误码或错误对象，JS 根据返回值判断是否发生错误。这种方式需要 Wasm 和 JS 之间定义一套错误码或错误对象规范。

第六幕：代码示例：Wasm 抛出 Wasm 异常

首先，我们用 C 编写一个简单的 Wasm 模块，该模块在除数为零时抛出异常：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义异常类型
typedef struct {
  int code;
  const char* message;
} ExceptionData;

// 定义抛出异常的函数
void throw_exception(int code, const char* message) {
  ExceptionData* data = (ExceptionData*)malloc(sizeof(ExceptionData));
  data->code = code;
  data->message = message;

  // 这里只是模拟，实际中需要使用 Wasm 的异常处理指令
  // 例如：(throw $exception_type (i32.const code) (i32.const message_pointer))
  printf("Throwing exception: code=%d, message=%sn", code, message);
  exit(code); // 模拟异常，实际应该使用 Wasm 的 throw 指令
}

// 除法函数
int divide(int a, int b) {
  if (b == 0) {
    throw_exception(1001, "Division by zero");
  }
  return a / b;
}

int main() {
  return 0;
}

注意：上面的代码只是为了演示，实际 Wasm 异常处理需要使用 Wasm 的指令。为了简化示例，我们使用了 printf 和 exit 来模拟异常抛出。

接下来，我们将 C 代码编译成 Wasm 模块。

然后，在 JS 中加载 Wasm 模块并捕获异常：

WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('module.wasm'), importObject)
  .then(result => {
    const wasmModule = result.instance;
    const divide = wasmModule.exports.divide;

    try {
      const result = divide(10, 0);
      console.log('Result:', result);
    } catch (error) {
      console.error('An error occurred:', error);
      console.error('Error type:', typeof error); // WebAssembly.Exception
      console.error('Error:', error); // 无法直接访问异常数据
    }
  });

在这个例子中，JS 捕获到的 error 对象是一个 WebAssembly.Exception 实例。我们可以通过 error.message 获取一些基本的错误信息，但无法直接访问 Wasm 异常携带的 code 和 message。

第七幕：代码示例：通过返回值传递错误信息

为了解决无法直接访问异常数据的问题，我们可以使用返回值传递错误信息。

修改 Wasm 模块：

#include <stdio.h>

// 定义错误码
typedef enum {
  SUCCESS = 0,
  DIVISION_BY_ZERO = 1001
} ErrorCode;

// 除法函数，返回错误码
int divide(int a, int b, int* result) {
  if (b == 0) {
    return DIVISION_BY_ZERO;
  }
  *result = a / b;
  return SUCCESS;
}

int main() {
  return 0;
}

在这个版本中，divide 函数返回一个错误码，并将结果存储在 result 指针指向的内存中。

修改 JS 代码：

WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('module.wasm'), importObject)
  .then(result => {
    const wasmModule = result.instance;
    const divide = wasmModule.exports.divide;

    // 分配内存用于存储结果
    const resultPtr = new Uint32Array(wasmModule.exports.memory.buffer, 0, 1);

    const errorCode = divide(10, 0, 0); // 传递结果指针

    if (errorCode !== 0) {
      console.error('An error occurred:', errorCode);
      if (errorCode === 1001) {
        console.error('Error message:', 'Division by zero');
      }
    } else {
      const result = resultPtr[0];
      console.log('Result:', result);
    }
  });

在这个例子中，JS 根据 divide 函数的返回值判断是否发生错误，并根据错误码给出相应的错误信息。

第八幕：最佳实践：如何优雅地处理 Wasm 异常

明确错误处理策略： 在 Wasm 和 JS 之间定义一套清晰的错误处理策略。例如，约定使用特定的错误码范围，或者使用特定的错误对象格式。
使用返回值传递错误信息： 虽然使用 Wasm 异常处理更“原生”，但通过返回值传递错误信息可以更好地控制异常数据的格式，方便 JS 处理。
封装 Wasm 函数： 为了简化 JS 代码，可以将 Wasm 函数封装成 JS 函数，并在封装函数中处理错误。
使用 Source Maps 调试： Wasm 的 Source Maps 可以将 Wasm 代码映射回原始的 C/C++ 代码，方便调试。

第九幕：进阶话题：Wasm 异常处理的未来

Wasm 的异常处理还在不断发展中。未来的 Wasm 异常处理可能会更加强大，例如支持自定义异常类型、更好的异常性能等。

总结：

今天我们一起探索了 JS WebAssembly 异常处理的互操作性，从 Wasm 异常处理的基础概念，到 JS 如何捕获和处理 Wasm 异常，再到最佳实践。希望这次旅程能让你对 Wasm 异常处理不再感到神秘。记住，代码的世界充满挑战，但只要我们不断学习，就能克服一切困难！

现在，拿起你的键盘，开始编写更健壮、更可靠的 Wasm 应用吧！下次再见！

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