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WebAssembly (WASM) for High Performance Apps · 강의

WASM 메모리 모델 및 관리

WebAssembly의 선형 메모리 모델과 WASM 모듈 내에서 메모리를 할당, 액세스 및 관리하는 방법을 이해합니다.

WASM 메모리 모델 및 관리은(는) CoddyKit의 무료 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 강의입니다. 이것은 4개 중 2번째 강의입니다. 아래에서 전체 강의를 무료로 읽을 수 있으며, 내장 코드 에디터와 24/7 AI 튜터와 함께 브라우저에서 직접 실습할 수 있습니다. 이 강의는 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 학습 경로의 일부이며, 진행 상황이 웹과 CoddyKit 앱에 동기화됩니다. WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 강의에는 총 4개의 강의가 포함되어 있습니다.

이 강의의 일부는 아직 번역되지 않았으며 영어로 표시됩니다.

WASM Linear Memory: The Basics

WebAssembly uses a linear memory model. Think of it as a single, large, contiguous array of bytes, similar to how traditional programs manage memory.

  • This memory is separate from JavaScript's memory.
  • It's accessed by WASM modules as a flat address space, starting from address 0.
  • All data (integers, floats, strings, arrays) lives within this single memory block.

The `WebAssembly.Memory` Object

In JavaScript, WASM memory is represented by the WebAssembly.Memory object. This object holds the actual memory buffer.

You can create it:

  • When instantiating a WASM module, it can declare and create its own memory.
  • You can also pass an existing WebAssembly.Memory instance from JavaScript to the module.
const memory = new WebAssembly.Memory({
  initial: 1, // Start with 1 page (64KB)
  maximum: 10 // Max allowed 10 pages
});

// This 'memory' object is then passed to the
// WASM module during instantiation.

Memory Pages: The Unit of Size

WASM memory is organized into fixed-size units called pages. Each page is exactly 64 KiB (65,536 bytes) in size.

  • The initial and maximum properties of WebAssembly.Memory are always defined in terms of pages.
  • A WASM module might start with just 1 page, growing its memory as needed for efficiency.
  • This page-based system allows for efficient memory management and protection.

JavaScript's View into Memory

JavaScript cannot directly access WASM's linear memory using raw pointers. Instead, it gets an ArrayBuffer view of the memory.

You then use TypedArrays (like Uint8Array, Int32Array, Float64Array) or a DataView to read and write specific data types at specific offsets within that ArrayBuffer.

const memoryBuffer = instance.exports.memory.buffer;
const uint8Array = new Uint8Array(memoryBuffer); // Byte-level view
const int32Array = new Int32Array(memoryBuffer); // 4-byte integer view

Allocating Memory in C/WASM

When you compile C/C++ to WASM, functions like malloc allocate memory from WASM's linear memory. This example shows a C function that allocates space for an integer array.

It returns a memory offset (an integer) rather than a direct pointer, which JavaScript then uses.

#include <stdlib.h>
#ifdef __EMSCRIPTEN__
#include <emscripten.h>
#else
#define EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
#endif

EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
int* allocate_int_array(int size) {
  int* arr = (int*) malloc(size * sizeof(int));
  if (arr) {
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
      arr[i] = i * 10; // Initialize with some data
    }
  }
  return arr; // Returns memory offset
}

int main() {
  // Main function is often a placeholder for WASM modules
  return 0;
}

Accessing C-Allocated Memory from JS

After WASM allocates memory (e.g., using allocate_int_array), JavaScript can access it using the returned offset and a TypedArray.

The offset tells JS exactly where in the underlying ArrayBuffer the allocated data begins, allowing precise read/write operations.

// Assuming 'instance' is your WASM module instance
const offset = instance.exports.allocate_int_array(5);
const memoryBuffer = instance.exports.memory.buffer;

// Create an Int32Array view starting at the offset
const intArray = new Int32Array(memoryBuffer, offset, 5);

console.log(intArray[0]); // Expected: 0
console.log(intArray[1]); // Expected: 10
// ... and so on

Deallocating Memory with `free`

Just like in C, it's crucial to deallocate memory you've allocated using malloc to prevent memory leaks. The free function in WASM works similarly, releasing the memory back to the WASM runtime.

This C function frees a previously allocated memory block using its offset.

#include <stdlib.h>
#ifdef __EMSCRIPTEN__
#include <emscripten.h>
#else
#define EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
#endif

EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
void free_wasm_memory(int* ptr) {
  if (ptr) {
    free(ptr); // Release the memory block
  }
}

int main() {
  return 0;
}

Dynamically Growing Memory

WASM memory isn't fixed; it can grow! The memory.grow(numPages) method, exposed on the WebAssembly.Memory object, allows you to increase the memory size by a specified number of pages.

  • This method returns the previous number of pages.
  • If grow fails (e.g., exceeds the maximum), it returns -1.
  • Important: Existing TypedArray views become invalid after a grow operation; you must create new ones from the updated memory.buffer.
const currentPages = instance.exports.memory.grow(1); // Add 1 page
console.log(`Memory grew from ${currentPages} pages.`);

// After growing, always recreate TypedArray views!
const newMemoryBuffer = instance.exports.memory.buffer;
const newUint8Array = new Uint8Array(newMemoryBuffer);

Memory Management Check

Which of the following statements about WebAssembly's linear memory model are TRUE?

Recap: WASM Memory Management

We've explored WebAssembly's linear memory model, a foundational concept for high-performance applications.

  • WASM memory is a contiguous byte array, separate from JS memory.
  • It's managed by the WebAssembly.Memory object and organized into 64 KiB pages.
  • JavaScript interacts with this memory using ArrayBuffer and TypedArrays to read and write data.
  • C functions like malloc and free operate within this WASM memory space, with `malloc` returning an offset.
  • Memory can be dynamically increased using memory.grow(), but requires re-creating JS views.

Understanding these concepts is key to efficient data exchange and memory handling in WASM applications.

자주 묻는 질문

“WASM 메모리 모델 및 관리” 강의는 무료인가요?

네 — “WASM 메모리 모델 및 관리” 전체 내용을 이 웹사이트에서 무료로 읽을 수 있습니다. 인터랙티브하게 실습하려면(내장 코드 에디터와 24/7 AI 튜터), CoddyKit PRO로 업그레이드하면 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 강의 전체를 잠금 해제할 수 있습니다. WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 강의에는 총 4개의 강의가 포함되어 있습니다.

“WASM 메모리 모델 및 관리”에서 뭘 배우나요?

WebAssembly의 선형 메모리 모델과 WASM 모듈 내에서 메모리를 할당, 액세스 및 관리하는 방법을 이해합니다. 브라우저에서 직접 실행하는 실습 코드로 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps을(를) 배우며, 24/7 AI 튜터가 강의를 진행하면서 질문에 답변해줍니다.

WebAssembly (WASM) for High Performance Apps을(를) 시작하는 데 경험이 필요한가요?

사전 경험은 필요하지 않습니다. CoddyKit의 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps은(는) 초급자부터 고급 학습자까지를 위해 구성되어 있으므로, 여기서 시작하거나 처음부터 시작할 수 있으며 자신의 속도대로 진행할 수 있습니다. 이것은 4개 중 2번째 강의입니다.

“WASM 메모리 모델 및 관리” 강의는 얼마나 걸리나요?

대부분의 CoddyKit 강의는 약 5~10분이 소요됩니다. 각 강의는 간결하고 인터랙티브하여 꾸준한 진행이 가능하며, 웹과 앱에서 중단한 부분부터 바로 시작할 수 있습니다.

이 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 강의에서 코드를 작성하고 실행할 수 있나요?

네. 모든 WebAssembly (WASM) for High Performance Apps 강의에는 내장 코드 에디터가 포함되어 있으므로, 브라우저에서 바로 실제 코드를 작성하고 실행한 후 즉시 AI 피드백을 받을 수 있습니다 — 로컬 설정이 필요 없습니다.

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  1. 복잡한 데이터 구조 전달
  2. WASM 메모리 모델 및 관리
  3. 공유 메모리 및 원자적 연산
  4. 선형 메모리 확장 및 관리
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