上一篇文章介绍了WebAssembly(后文简称Wasm)二进制格式，这一篇文章将介绍Wasm指令集、操作数栈和部分指令。

Wasm指令集

和真实的机器码一样，Wasm二进制文件中的代码也由一条一条的指令构成。同样，Wasm指令也包含两部分信息：操作码(Opcode)和操作数 (Operands)。Wasm操作码固定为一个字节，因此最多能表示256条指令，这一点和Java字节码一样。Wasm1.0规范一共定义了172条指令，这些指令按功能可以分为5大类，分别是：

控制指令(Control Instructions)，共13条。

参数指令(Parametric Instructions)，共2条。

变量指令(Variable Instructions)，共5条。

内存指令(Memory Instructions)，共25条。

数值指令(Numeric Instructions)，共127条。

可以看到，已经定义的指令中，有超过2/3属于数值指令。为了方便人类书写和理解，Wasm规范给也给每个操作码定义了助记符(Mnemonic)，比如说操作码0x41的助记符是i32.const。下面是已定义指令的操作码分布示意图：

有一部分指令需要携带一些信息，这些信息编码后紧跟在指令操作数的后面，叫做静态立即参数(Static Immediate Arguments，后文简称立即数)。 以i32.const指令为例，操作码0x41后面要跟一个编码后的32位整数。在后面的例子中，我们将用类似下面这样的示意图来表示编码后的指令：

bytecode:

...][ i32.const ][ 123 ][...

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和JVM等栈式虚拟机一样，大部分Wasm指令也会用到操作数栈(Operand Stack，后文简称栈)。这些指令从栈顶弹出一个或多个数，进行计算，然后把结果推入栈顶。被指令操作的这些栈顶元素叫做指令的动态操作数(Dynamic Operands，后文简称操作数)。在后面的例子中，我们将用类似下面这样的示意图来表示指令执行前后栈的状态(小箭头表示弹出或推入操作)：

stack:

| | | |

| e |➚ | |

| d |➚ ➘| d+e |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

before after

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参数指令和数值指令仅仅对栈进行操作，行为比较简单，由本文进行介绍。其他指令将在后续文章中介绍。

参数指令

参数指令有两条：drop(操作码是0x1A)和select(操作码是0x1B)。

drop

drop指令，从栈顶弹出一个任意类型的操作数。drop指令没有立即数，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ drop ][...

stack:

| | | |

| | | |

| d |➚ | |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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select

select指令先后从栈顶弹出3个操作数，如果最先弹出的操作数等于0则将第二个弹出的操作数推入栈，否则将第三个弹出的操作数推入栈。select指令也没有立即数，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ select ][...

stack:

| | | |

| e(i32) |➚ | |

| d |➚ | |

| c |➚ ➘| e!=0?c:d |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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注意位于栈顶的操作数必须是i32类型，其余两个操作数必须有相同类型。当需要强调操作数的具体类型时，我们会在示意图中用圆括号标出类型。drop和select是比较特殊的两条指令，因为只有这两条指令没有将操作数的类型完全限定。对于其他的指令，所有操作数的类型都是完全限定的。

数值指令

数值指令可以按操作数类型分成i32、i64、f32、f64四组，每一组指令又可以按照操作进一步分为：

常量指令(Constant Instructions)

测试指令(Test Instructions)

比较指令(Comparison Instructions)

算术指令(Arithmetic Instructions)

一元(Unary)算术指令

二元(Binary)算术指令

转换指令(Conversion Instructions)

除常量指令外，其余数值指令都没有立即数。

常量指令

常量指令将立即数推入栈顶，以i32.const指令(操作码0x41)为例，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ i32.const ][ 123 ][...

stack:

| | | |

| | ➘| 123(i32) |

| d | | d |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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常量指令一共有四条，另外三条是： i64.const(操作码0x42)、 f32.const(操作码0x43)、 f64.const(操作码0x44)。不难发现，Wasm操作码助记符的命名规则是：如果指令执行后栈顶元素的类型是t，那么助记符就以t.开头。

测试指令

测试指令从栈顶弹出一个操作数，测试它是否是0，如果是则将i32类型1推入栈，否则将i32类型0推入栈。测试指令只有两条：i32.eqz(操作码0x45)和 i64.eqz(操作码0x50)。以i64.eqz指令为例，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ i64.eqz ][...

stack:

| | | |

| | | |

| d(i64) |➚ ➘| d==0(i32) |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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可以看到，测试指令的结果其实是布尔值，只不过Wasm没有定义bool类型，而是用i32类型来表示(1表示ture，0表示false)。

比较指令

比较指令从栈顶弹出两个相同类型的操作数，进行比较，然后将结果压栈。和测试指令一样，比较指令的结果也是布尔值(也就是i32 类型)。以i64.lt_s指令(操作码0x53)为例，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ i64.lt_s ][...

stack:

| | | |

| e(i64) |➚ | |

| d(i64) |➚ ➘| d

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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除了等于(eq)，还有进行不等于(ne)、小于(le)、大于(gt)、小于等于(le)、大于等于(ge)比较的指令，这里就不一一介绍了。需要说明的是，对于有些整数类型的指令，需要明确指出如何解释操作数：将其当成有符号数(Signed，助记符带_s后缀)还是无符号数(Unsigned，助记符带_u后缀)。这类指令一般是成对儿出现，比如上面例子中的i64.lt_s指令，与之对应的还有i64.lt_u指令(操作码0x54)。

一元算术运算

一元算术指令从栈顶弹出一个操作数，进行计算，然后把结果推入栈顶。以f32.neg(操作码0x8C)指令为例，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ f32.neg ][...

stack:

| | | |

| | | |

| d(f32) |➚ ➘| -d(f32) |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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二元算术运算

二元算术指令从栈顶弹出两个操作数，进行计算，然后将结果推入栈顶。以f32.sub指令(操作码0x93)为例，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ f32.sub ][...

stack:

| | | |

| e(i64) |➚ | |

| d(i64) |➚ ➘| d-e(i64) |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘

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类型转换

类型转换指令从栈顶弹出一个操作数，进行类型转换，然后把结果推入栈顶。如果操作数在类型转换之前的类型是t，之后的类型是t'，转换操作是conv，则指令的助记符是t'.conv_t。以i32.wrap_i64(操作码0xA7)指令为例，下面是它的示意图：

bytecode:

...][ i32.wrap_i64 ][...

stack:

| | | |

| | | |

| d(i64) |➚ ➘| d'(i32) |

| c | | c |

| b | | b |

| a | | a |

└───────────┘ └───────────┘复制代码

比较、算 术、转换指令数量比较多，本文无法一一介绍，请读者参考Wasm规范。