Asm.js

asm.js是一个intermediate programming language，设计目的是使采用C语言等编程语言编写的计算机软件能运行为web applications，同时性能特征明显优于标准JavaScript。

asm.js包括一个JavaScript的严格子集，其中的代码采用具有手动内存管理（例如C语言）的静态类型语言编写，代码使用一个源代码至源代码编译器（例如基于LLVM的Emscripten）翻译。通过将语言特性限制在适合提前优化和其他性能改进的范围内，性能得到了提高。

Mozilla Firefox是第一个实现针对asm.js优化的浏览器，从Firefox 22开始使用。

设计

asm.js由JavaScript语言的一个严格子集组成。它可以显著提高采用具有手动内存管理（例如C）的静态类型语言编写的web applications在使用源代码至源代码编译器转换为JavaScript后的性能。Asm.js的目标并不是提高手写JavaScript代码的性能，也不实现增强性能以外的其他目的。

通过将语言特性限制在适合提前优化和其他性能改进的范围内，其旨在具有比标准JavaScript更接近于本地（原生）代码的性能特征。通过使用JavaScript的一个子集，asm.js很大程度上支持所有主要的web browsers，这不同于WebAssembly或Google Native Client等途径。

代码生成

asm.js通常不直接编写，而是作为一种通过编译器生成的中间语言，该编译器获取C++或其他语言的源代码，然后输出asm.js。

例如，提供下列C语言代码：

int f(int i) {
  return i + 1;
}

Emscripten将输出下列JavaScript代码：

function f(i) {
  i = i|0;
  return (i + 1)|0;
}

注意新增的|0和去除的类型说明符。在JavaScript中，按位运算符会将操作数转换为32位有符号整数并给出整数结果。这意味着使用0的bitwise OR为一个无作用的操作，只是将值转换为整数。通过对每个参数这样做，确保了从外部代码调用该函数时，该值被转换为正确的类型。这也用于返回值，在该情况下确保添加1到i的结果将是一个整数（否则可能变得太大），并标记函数的返回类型。这些转换为asm.js所必需，这样优化编译器才可以提前生成高效的本地代码。在此类优化编译器中，当asm.js代码调用其他asm.js代码时，转换不执行，因为必需的类型说明符意味着已保证值具有正确的类型。此外，不同于执行浮点加法和转换为整数，它可以简单地执行本机整数运算。这样一来，它可以得到显著的性能增益。 下面是另一个计算字符串长度的例子：

size_t strlen(char *ptr) {
  char *curr = ptr;
  while (*curr != 0) {
    curr++;
  }
  return (curr - ptr);
}

它对应以下asm.js代码：

function strlen(ptr) {
  ptr = ptr|0;
  var curr = 0;
  curr = ptr;
  while (MEM8[curr]|0 != 0) {
    curr = (curr + 1)|0;
  }
  return (curr - ptr)|0;
}

在生成的代码中，变量MEM8实际上是一个类型缓冲区的逐字节“视图”，它充当asm.js代码的堆（heap）。

性能

因为asm.js在浏览器中运行，所以性能很大程度上取决于浏览器和硬件。编译为asm.js的C程序的初步基准通常比使用Clang的本地编译慢一倍以上。

这种超过普通JavaScript的性能增益主要是由于100％的类型一致性以及几乎没有垃圾回收（内存是手动管理的大型类型数组）。这个更简单的模型没有动态行为，没有内存分配或释放，只有一组简单、定义明确的整数和浮点操作，从而可实现更好的性能和优化潜力。

Mozilla在2013年12月的基准测试显示：“使用float32优化的Firefox可以运行所有基准，只比原生速度慢不到1.5倍。 Mozilla指出本地编译代码的性能不是单个度量，而是一个范围，使用不同的本地编译器（此例中为Clang与GCC）将提供不同性能的代码。“事实上，在一些基准测试比如Box2D、FASTA和copy中，asm.js与Clang比较接近，或者比Clang到GCC还接近Clang。在一种情况下，asm.js甚至在Box2D上略微击败Clang。”

实现

Emscripten项目提供了可以编译C和C++（或其他任何可转换为LLVM IR的语言）代码为asm.js的工具。

所有支持JavaScript较新版本的浏览器都应该能支持运行asm.js代码，因为它是该规范的子集。

部分浏览器的实现针对asm.js进行了特别优化：

• Mozilla Firefox是第一个实现针对asm.js优化的网页浏览器，自Firefox 22开始使用。 OdinMonkey是Mozilla在Firefox中使用的asm.js提前编译器，它是IonMonkey（SpiderMonkey的JIT编译器）的一个组件。
• 微软在Microsoft Edge使用的JavaScript引擎Chakra中实现了asm.js支持，执行验证以产生高度优化的JIT代码。
• Google Chrome的V8 JavaScript引擎在Chrome 28中对asm.js基准测试的性能是以前Chrome版本的两倍以上，尽管Chrome的V8没有使用提前编译。

采用

目前几乎所有基于asm.js的应用程序都是使用Emscripten或Mandreel编译为asm.js的C/C++应用程序。

到目前为止，已有不少programming languages、application frameworks、programs、libraries、games、game engines及其他软件已被ported。部分名单见下：

编程语言

• C/C++: Clang和LLVM
• Lua VM: Lua virtual machine
• Perl: port of (micro)perl-5.16.3
• Python – port of CPython
• Ruby – port of Ruby

应用程序框架

• pepper.js: Ports of miscellaneous PNaCl apps (earth, voronoi, bullet, etc.)
• Qt: ports of various Qt demos, plus KDE apps, such as Kate

程序和库

• OpenGL, SDL, and SDL2
• Vim (Vi IMproved)
• FreeType: TrueType font rendering in JavaScript, using FreeType
• SQLite
• GNU Privacy Guard
• ctags
• gnuplot
• Graphviz
• zlib

游戏引擎

• Unreal Engine 3: was ported in 4 days
• Unreal Engine 4
• Unity
• ScummVM，它支持许多经典的冒险游戏
• Godot

游戏

• Doom: the open source Freedoom game assets running on PrBoom, which is based on the open source Doom code
• SuperTux
• Dune II via OpenDune
• BananaBread based on Cube 2
• Every game in the Humble Mozilla Bundle (Super Hexagon, AaAaAA! for the Awesome, Osmos, Zen Bound 2, Dustforce DX, Voxatron, FTL: Advanced Edition and Democracy 3)

仿真器

• EM-DOSBox: an Emscripten port of DOSBox
• Start9.io: a web emulation platform targeting multiple gaming architectures
• JSMESS: a port of the MESS emulator for many game consoles and computer systems

数学计算

• HTML5 Fractal Playground – 绘制迭代函数生成的分形，例如Mandelbrot fractal。

参见

• WebAssembly – 一个开发中的用于浏览器的字节码，旨在比asm.js更快地解析
  RPython
  
• CrossBridge
• Google Native Client（NaCl）

外部链接

• 官方网站
• GitHub上的asm.js頁面
• Asm.js: The JavaScript Compile Target
• RPerl
• Asm.js usage per Google Chrome statistics