添加 Rust 和 Webassembly

Question

鉴于我想用 Rust 中的以下函数将系列的前 n 项 1,2,3,.. 相加

fn sum_sequence(x: u64) -> u64 
{
    let mut s: u64 = 0;

    for n in 1..=x
    {
        s = s + n;
    }
    return s;
}

当我为 x64 架构编译它时

cargo build --release

并使用x=10000000000 运行它，结果是13106511857580896768 - 很好。

但是当我把这个函数编译成 Webassembly (WASM)

cargo build --target wasm32-unknown-unknown --release

并使用与之前相同的参数运行它，x=10000000000，

wasmtime ./target/wasm32-unknown-unknown/release/sum_it.wasm --invoke sum_sequence 1000000000

那么结果是-5340232216128654848。

与将 Rust 编译为 WASM 相比，我没有预料到将 Rust 编译为 x64 的结果会有任何偏差。另外，从 WASM 文本文件（如下）中，我不明白为什么在使用 WASM 运行它时会得到否定结果。

WASM 显示不同的结果是怎么来的，我能做些什么来纠正 WASM 的计算？

(module
  (type (;0;) (func (param i64) (result i64)))
  (func $sum_sequence (type 0) (param i64) (result i64)
    (local i64 i64 i32)
    block  ;; label = @1
      local.get 0
      i64.eqz
      i32.eqz
      br_if 0 (;@1;)
      i64.const 0
      return
    end
    i64.const 1
    local.set 1
    i64.const 0
    local.set 2
    block  ;; label = @1
      loop  ;; label = @2
        local.get 1
        local.get 2
        i64.add
        local.set 2
        local.get 1
        local.get 1
        local.get 0
        i64.lt_u
        local.tee 3
        i64.extend_i32_u
        i64.add
        local.tee 1
        local.get 0
        i64.gt_u
        br_if 1 (;@1;)
        local.get 3
        br_if 0 (;@2;)
      end
    end
    local.get 2)
  (table (;0;) 1 1 funcref)
  (memory (;0;) 16)
  (global (;0;) (mut i32) (i32.const 1048576))
  (global (;1;) i32 (i32.const 1048576))
  (global (;2;) i32 (i32.const 1048576))
  (export "memory" (memory 0))
  (export "sum" (func $sum))
  (export "__data_end" (global 1))
  (export "__heap_base" (global 2)))

Answer 1

这似乎是因为 wasm 不支持原生 u64 作为 type，只支持带符号的变体（特别是 i64），这就是为什么它使用 i64 作为算术运算的类型。由于这会溢出一个 64 位整数（正确的输出是 n * (n+1) / 2 或 50000000005000000000，由于溢出，您会得到一个负值，然后将其打印到控制台。这是由于缺少在 wasm 中输入支持。

仅供参考，Σ n=0 to N := (N * (N+1) / 2，我从这里开始使用它，因为它的计算速度要快得多，并且符合我们的目的。

结果，50000000005000000000，在内存中需要大约 65.4 位才能在内存中准确表示，这就是为什么你会得到 x86_64 和 wasm 的包装行为，只是它包装的类型不同。

使用 NumPy，我们可以清楚地确认这一点：

>>> import numpy as np
>>> a = np.uint64(10000000000)
>>> b = np.uint64(10000000001)
>>> (a >> np.uint64(1)) * b
13106511857580896768

>>> import numpy as np
>>> a = np.int64(10000000000)
>>> b = np.int64(10000000001)
>>> (a >> np.int64(1)) * b
-5340232216128654848

您得到的值是由于无符号和有符号（二进制补码）整数溢出。 （注意：我正在使用正确的位移来模拟除以二，我可能还可以使用// 运算符）。

编辑：此外，Herohtar 在 cmets 中提出了一个很好的观点：如果在调试模式下运行，它显然会溢出，并与 'attempt to add with overflow' 发生恐慌。