凹语言凹语言在KCD深圳2023
- 时间：2023-12-16
- 撰稿：凹语言 开发组
- 转载请注明原文链接：https://wa-lang.org/smalltalk/st0036.html
凹语言项目联合发起人柴树杉在 KCD 深圳 2023 论坛分享了凹语言最新的进展和案例，以下是本次分享的内容回顾：
案例-NES模拟器：
在线演示地址：https://wa-lang.org/nes/
模拟器代码地址：http://gitee.com/wa-lang/nes-wa，将仓库克隆至本地，下载最新版凹语言编译器，在控制台输入以下命令（其中 ./nes-wa 为模拟器代码的本地路径）：
wa run ./nes-wa
即可编译模拟器，并在本地8000端口（localhost:8000）发布页面应用。
桌面版浏览器访问，使用键盘控制：小键盘方向键对应手柄方向键；空格对应手柄select键；回车对应手柄start键Ctrl对应手柄A键；Shift对应手柄B键。
手机等触屏设备浏览器访问，直接在UI触控：左下方摇杆操作为先在中心按下，然后四向摇动（类似于王者荣耀等手游）；按住X键为A键连发；按住Y键为B键连发。
案例-WebGPU：
在线演示地址：https://wa-lang.org/webgpu/
WebGPU示例代码地址：https://gitee.com/wa-lang/webgpu，将仓库克隆至本地，下载最新版凹语言编译器，在控制台输入以下命令（其中 ./webgpu 为WebGPU示例代码的本地路径）：
wa run ./webgpu
即可编译示例，并在本地8000端口（localhost:8000）发布页面应用。
WebGPU标准尚处于实验阶段，移动设备的浏览器普遍尚不支持，本案例建议使用Chrome等最新版的桌面版浏览器访问。
分享讲稿全文：
0. 自我介绍
大家好，我是来自凹语言社区的柴树杉。很荣幸能够参加这次KCD深圳大会，感谢主办方和各个赞助者、志愿者和参加的朋友。我要分享的题目是：WASM初体验——以凹语言为例。
凹语言是一个开源的、针对WebAssembly设计的通用编程语言。借此机会，给各位朋友介绍下。
1. 为何选择WASM为目标
1.1 背景历程（2018）——WASM代表计算的自由
首先：民主的技术，是通向计算自由的基石
WASM在2018年发布了草案，当时我们觉得WASM技术可能可以给我们计算的自由。哪怕是以开源软件为例，现在能够真正拥有自由的计算环境对个体程序员非常奢侈。而WASM计算，其核心思想是提供一套中间表达指令集和虚拟机，运行在浏览器内置的WASM虚拟机中。而WASM虚拟机的初始版本非常简单，不考虑极致性能的话，几乎每个程序员都可以自己实现一个，而这恰恰给了目前程序员最大的自由。
同时，作为W3C的国际标准，WASM技术前景非常广阔。基于这些判断，我们在18年底出版了《WebAssembly标准入门》这本书，尝试在国内推广这门技术。图书的封面引用了Ending定律的观点：所有可被编译为WASM的，终将被编译为WASM。
目前，各大主流语言都已经支持WASM。包括Docker技术的创始人也表达了类似的观点：如果WASM早点出现，可能就没有Docker了。
1.2 背景历程（2019）——WASM缺少好用的语言
到了2019年，我和丁尔男将之前在公司的实践经验总结成章，在机械工业出版了《面向WebAssembly编程》这本书。书中系统介绍了如何通过Emscripten使用C/C++来开发WASM程序。
虽然Emscripten工具链非常成熟，但是对于有经验的C++程序员来说，开发WASM程序依然是一个巨大挑战。 C++虽然支持WASM最好，但不是最好的WASM语言——我们想做一个简单易用的WASM 语言。
最开始语言的名字叫wasmlang，后来简化为Wa-lang。后来根据拼音Wa取了“凹语言”的名字。 “凹”不仅仅音同Wasm的前缀，形状也和WASM的图标很像。后来“凹”字又被社区小伙伴赋予了不同的解读。
2. 我们是如何构建以WASM为目标的凹语言的
2.1 凹语言项目筹备阶段（2019-2020）
为了启动语言项目，我们选择了以Go语言为蓝本开始设计语言，但是砍掉了WASM不需要的并发特性。 当时的V语言和TinyGo项目也给了我们很多启发。Go语言编译器本身是开源的，我们决定从Go蓝本开始这个线路极大降低了起步的难度。我们经常说，凹语言是站在Go语言的腰上成长起来的。
我们出版了《Go语言定制指南》这本书，并且首次公开了“凹语言”这个概念。在2020年，我们初步达成共识：“不做玩具车！”
2.2 凹语言开源大事记
2.3 凹语言-国内首个实现纯浏览器编译+执行（2022.9）
这是凹语言的Playground，主要是扈梦明负责实现。
2.4 凹语言-游戏-贪吃蛇(2023.1.8)
贪吃蛇是凹语言开源半年时间，用凹语言第一次实现的小游戏。其虽然是通过比较原始的API来和Canvas交互，但第一次验证了凹语言在该方向的潜力。
2.5 凹语言-入选CNCF wasm 语言全景图(2023.9)
今年，凹语言有幸进入了CNCF的wasm语言全景图，其中很多都是C/C++、Go这种世界级的著名项目。 能够和他们同列我们很荣幸，对凹语言项目组也是极大的鼓励。
3. 如何以凹语言构建WASM程序
3.1 凹语言-脚手架
为了让WASM编程简单，凹语言内置了脚手架。在安装凹语言编译器之后，只需要2步即可生成并运行一个WASM示例。
3.2 凹语言-Canvas - 简介
在之前实现贪吃蛇时，使用的是比较底层的API，在编程的过程中经常需要在凹语言和宿主JS语言之间做深度切换，对于编程体验是一个极大的挑战。
为此，在9月份项目组通过设计好用的FFI，以达到对跨JS/凹语言提供更友好API的能力。在FFI的基础上我们重新次抽象了 Canvas 包。这是完全在凹语言环境直接操作Canvas对象，大大降低跨语言编程的噪声。
3.3 凹语言-Canvas-更多案例
有了更友好的Canvas接口之后，同类型的程序构造就会变成非常容易。
这里的3个案例都是基于Canvas的例子：
- 左边是在凹语言实现对文本信息的QR码编码为图片，然后显示在Canvas上。
- 中间的例子也是类似，基于分型的算法产生图片，然后显示在Canvas上。
- 右边的例子则是生命游戏，从静止的Canvas图片进化为视频，其中每一帧图片的处理逻辑依然类似。
同样，基于新的Canvas接口重新实现贪吃蛇游戏也会更加简单。有兴趣的同学可以试一试。
3.4 凹语言-游戏-任天堂NES/FS模拟器(2023.12.15)
我第一次见到小霸王游戏机是在90年代初期，当时还是上小学的时候。然后在大学期间下载过游戏模拟器来玩坦克大战、超级玛丽这些经典游戏。当我们刚开始决定做凹语言的时候，有一个共识：“不做玩具车”。其实当时的想法是，通过凹语言能够来开发一些小玩具就可以了。而NES模拟器刚好可以满足小时候不花钱玩游戏的梦想，对于凹语言刚好也是一次很好的检验。开发组的小伙伴通过通力合作最终完成了凹语言版本NES模拟器的开发工作。整个核心凹语言代码将近3千行，在手机浏览器中执行非常的流畅——我当时突然意识到当初“不做玩具车”的小目标真的达成了！
感兴趣的图像可以通过二维码打开页面体验。项目的全部代码在Gitee仓库开源。
3.5 凹语言-WebGPU-模拟土星(电脑浏览器打开)
WASM诞生之初是为了提升JS的性能，是面向的计算密集型的应用。而浏览器中的WebGPU也是通过新兴的API来释放本地硬件的计算能力。换言之，WASM和WebGPU在计算密集型这个方向是有很大交集的。因此，凹语言的联合发起人丁尔男，在凹语言FFI的基础上开始封装WebGPU特性，最终实现了模拟土星的Demo。由于WebGPU是电脑浏览器才有的能力，大家可以在电脑浏览器查看。项目的全部代码也是在Gitee开源。
3.6 小结
以上的例子都是在今年8月份凹语言发布MVP版本之后的成果。它们在本地都可以通过 wa run 命令执行，非常简单。
4. 凹语言的未来规划
通过前面展示的几个例子，我们相信凹语言已经可以用于生产，是一个可以真正开上路的车子了。对于未来发展我们依然保持灵活策略，目前阶段主要是打磨已有的功能，补充缺失的关键特性。可能包含：扩展标准库和测试；完善Canvas和WebGPU的库封装；优化性能和实现包管理工具。
5. 最后
凹语言项目是一次草根程序员对重新掌握工具的尝试。感谢凹语言的小伙伴们：项目联合发起人丁尔男，临委会委员扈梦明和赵普明，开发者通力合作完成了项目的一次次突破。我们希望通过这次努力能够获得更多的自由。
最后也欢迎大家加入凹语言社区，共同推动WASM生态的发展。对于程序员来说，这个过程既有趣又很酷！
谢谢大家！
