python - 将 Python 编译为 WebAssembly

Question

我已经读到可以将 Python 2.7 代码转换为 Web Assembly，但我找不到有关如何转换的明确指南。

到目前为止，我已经使用 Emscripten 及其所有必要的组件将 C 程序编译到 Web Assembly，所以我知道它正在工作(使用指南:http://webassembly.org/getting-started/developers-guide/)

为了在 Ubuntu 机器上执行此操作，我必须采取哪些步骤？我是否必须将 python 代码转换为 LLVM bitcode 然后使用 Emscripten 编译它？如果是这样，我将如何实现这一目标？

Answer 1

WebAssembly 与 asm.js
首先，让我们看看原则上 WebAssembly 与 asm.js 有何不同，以及是否有重用现有知识和工具的潜力。下面给出了很好的概述:

Why create a new standard when there is already asm.js?

What is the difference between asm.js and web assembly?

Why WebAssembly is Faster Than asm.js

让我们概括一下，WebAssembly(MVP，因为在 its roadmap 上有更多内容，粗略):

是具有静态类型的 AST 二进制格式，可以由现有的 JavaScript 引擎(因此支持 JIT 或编译的 AOT)执行，

它比 JavaScript 紧凑 10-20%(gzipped 比较)和一个数量级的解析速度，

它可以表达更多不适合 JavaScript 语法的低级操作，读取 asm.js(例如 64 位整数、特殊 CPU 指令、SIMD 等)

可转换(在某种程度上)到/从 asm.js。

因此，目前 WebAssembly 是 asm.js 的一个迭代，并且只针对 C/C++(和类似的语言)。
网络上的 Python
看起来 GC 并不是阻止 Python 代码针对 WebAssembly/asm.js 的唯一因素。两者都表示低级静态类型代码，其中无法(实际上)表示 Python 代码。由于当前的 WebAssembly/asm.js 工具链是基于 LLVM 的，因此可以轻松编译为 LLVM IR 的语言可以转换为 WebAssembly/asm.js。但遗憾的是，正如 Unladen Swallow 所证明的那样，Python 太动态了，无法适应它。和 several attempts的 PyPy。
这个 asm.js 演示文稿有 slides about the state of dynamic languages .这意味着目前只能将整个 VM(C/C++ 语言实现)编译为 WebAssembly/asm.js 并解释(尽可能使用 JIT)原始源。对于 Python，有几个现有项目:

PyPy:PyPy.js (作者的 talk at PyCon)。这是release repo .主JS文件，pypyjs.vm.js , 是 13 MB(在 gzip -6 之后为 2MB)+ Python stdlib + 其他东西。

CPython:pyodide , EmPython , CPython-Emscripten , EmCPython等empython.js是 5.8 MB(在 gzip -6 之后为 2.1 MB)，没有 stdlib。

微蟒:this fork .
那里没有构建的 JS 文件，所以我可以用 trzeci/emscripten/ 构建它。 ，一个现成的 Emscripten 工具链。类似的东西:

 git clone https://github.com/matthewelse/micropython.git
 cd micropython
 docker run --rm -it -v $(pwd):/src trzeci/emscripten bash
 apt-get update && apt-get install -y python3
 cd emscripten
 make -j
 # to run REPL: npm install && nodejs server.js 

它产生 micropython.js 1.1 MB(在 gzip -d 之后为 225 KB)。如果您只需要非常合规的实现而不需要 stdlib，那么后者已经是需要考虑的了。
要生成 WebAssembly 构建，您可以更改 Makefile 的第 13 行到

 CC = emcc -s RESERVED_FUNCTION_POINTERS=20 -s WASM=1

然后make -j产生:

 113 KB micropython.js
 240 KB micropython.wasm

您可以查看 emcc hello.c -s WASM=1 -o hello.html 的 HTML 输出, 查看如何使用这些文件。
通过这种方式，您还可以在 WebAssembly 中构建 PyPy 和 CPython，以在兼容的浏览器中解释您的 Python 应用程序。

这里另一个可能有趣的事情是 Nuitka ，一个 Python 到 C++ 的编译器。有可能将您的 Python 应用程序构建为 C++，然后使用 Emscripten 将其与 CPython 一起编译。但实际上我不知道该怎么做。
解决方案
目前，如果您正在构建一个传统的网站或网络应用程序，其中下载几兆字节的 JS 文件几乎是一种选择，请查看 Python-to-JavaScript 转译器(例如 Transcrypt)或 JavaScript Python 实现(例如 Brython )。或者从 list of languages that compile to JavaScript 与其他人一起试试你的运气.
否则，如果下载大小不是问题，并且您已准备好解决很多问题，请在上述三个中进行选择。
2020 年第三季度更新

JavaScript 端口 was integrated进入 MicroPython。它住在
ports/javascript .

该端口可用作名为 MicroPython.js 的 npm 包。 .
您可以在 RunKit 中试用.

在 Rust 中有一个积极开发的 Python 实现，称为
RustPython .因为 Rust 官方支持 WebAssembly as compile target ，不出意外还有 demo link就在
自述文件的顶部。虽然，现在还早。他们的免责声明如下。

RustPython is in a development phase and should not be used in production or a fault intolerant setting.

Our current build supports only a subset of Python syntax.