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Christophe Cérin
christophe.cerin@lipn.univ-paris13.fr
Jan 23, 2018

Le système d'exploitation d'aujourd'hui est le navigateur, le langage de programmation de ce système est JavaScript

Dans un article de IEEE Spectrum de décembre 2017, Luke Wagner explique son travail et celui de Alon Zakai de Mozilla pour faire en sorte que les applications développées en C ou C++ puissent s'exécuter dans le navigateur. La finalité de leur travail consiste donc à compiler les code C/C++ en JavaScript qui est vu comme l'assembleur du système d'exploitation i.e. le navigateur.

Les outils discutés dans l'article permettent de gérer à la fois la couche de présentation (HTML et Javacript) et la couche de programmation (au sens de la programmation impérative C/C++ i.e. au sens du contrôle du flux d'execution d'un programme C/C++). C'est aussi un des avantages de ce genre d'outil qui pousse à une certaine convergence des langages.

L'argumentaire donné dans l'article concerne principalement les questions de performance que l'on peut attendre des codes issus des langages du Web mais la réalité profonde du travail est bien celle-ci : faire en sorte que le navigateur soit le système d'exploitation dans lequel tourne des services JavaScripts. Comme C/C++ sont connus pour être des langages performants (pour la gestion mémoire, pour ce qui concerne l'optimisation de code que l'on peut effectuer sur le code), les auteurs proposent un compilateur de C/C++ vers Javascript. Les projets dont ils parlent sont :

asm.js qui est un projet de recherche de Mozilla. Lire cependant la présentation faite sous l'onglet "big web app? compile it!"
emscripten qui est à proprement parlé le compilateur C/C++ vers JavaScript ;
Les relations entre Python et C se font avec cython. Pour une compilation de Python vers JavaScript, voire transcrypt, Jiphy. Voir aussi l'outil brython, et aussi coffeescript.

A titre d'exemple, vous pouvez lancer le projet tutoré du Takuzu (il vous faut le navigateur Firefox). Attention, il semble qu'il y ait aussi un bug sur le scanf() : vous allez voir une première fenêtre input (il faudra entrer votre valeur puis faire ok). A ce moment une deuxiàme fenêtre de dialogue va apparaitre et là il faudra faire annuler. J'ai ajouté une temporisation de 5 secondes après chaque saisie. Les sources en C du projet Takuzu sont ici. La commande Emscripten pour compiler le source en HTML et Javascript est :

emcc takuzu_orig.c -o takuzu_orig.html

Une autre version du Takuzu est disponible avec les sources.

Une horloge digitale est également disponible. Les sources sont dans ce répertoire ainsi que le fichier pour construire le fichier HTML. Bien entendu il faut adapter les chemins d'accès.

Pour aller plus loin et afficher du texte en couleur il faut programmer avec la librairie C curses (ou ncurses). Les versions Javascript sont :

Attention, à cause des virus Meltdown et Spectre il n'est actuellement plus possible (janvier 2018) de programmer avec des pthreads. Voir la note https://blog.mozilla.org/security/2018/01/03/mitigations-landing-new-class-timing-attack/. Ainsi le code suivant va générer une erreur :

/*
Info sur les pthreads de emscripten :
https://kripken.github.io/emscripten-site/docs/porting/pthreads.html

Compilation :
$ emcc -s USE_PTHREADS=1 pthread_ex.c -o pthread_ex.html -lpthread
INFO:root:generating system library: dlmalloc_threadsafe.bc... (this will be cached in "/Users/christophecerin/.emscripten_cache/asmjs/dlmalloc_threadsafe.bc" for subsequent builds)
INFO:root: - ok
INFO:root:generating system library: libc-mt.bc... (this will be cached in "/Users/christophecerin/.emscripten_cache/asmjs/libc-mt.bc" for subsequent builds)
INFO:root: - ok
INFO:root:generating system library: pthreads.bc... (this will be cached in "/Users/christophecerin/.emscripten_cache/asmjs/pthreads.bc" for subsequent builds)
INFO:root: - ok
*/

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

/* this function is run by the second thread */
void *inc_x(void *x_void_ptr)
{
  /* increment x to 100 */
  int *x_ptr = (int *)x_void_ptr;
  while(++(*x_ptr) < 100);

  printf("x increment finished\n");

  /* the function must return something - NULL will do */
  return NULL;
}

int main()
{
  int x = 0, y = 0;

  /* show the initial values of x and y */
  printf("x: %d, y: %d\n", x, y);

  /* this variable is our reference to the second thread */
  pthread_t inc_x_thread;

  /* create a second thread which executes inc_x(&x) */
  if(pthread_create(&inc_x_thread, NULL, inc_x, &x)) {
     printf("Error creating thread\n");
     return 1;
  }
  /* increment y to 100 in the first thread */
  while(++y < 100);

  printf("y increment finished\n");

  /* wait for the second thread to finish */
  if(pthread_join(inc_x_thread, NULL)) {
     printf("Error joining thread\n");
     return 2;
  }

  /* show the results - x is now 100 thanks to the second thread */
  printf("x: %d, y: %d\n", x, y);

  return 0;
}

Compilation de Curses.js

A packaging (31MB) of Curses.js, a Javascript porting of curses library using Emscripten is available.

The initial version of Curses.js we are working with is available through https://github.com/mad4j/curses.js?files=1

In our packaging, we use:

PDCurses 3.5 (https://pdcurses.sourceforge.io -- Jan 2018)
Sdl2 (included in the PDCurses distribution)
emcc (Emscripten gcc/clang-like replacement) 1.37.28 ()

See file build.sh in the distribution. Launch it to build Curses.js

Directory PDCurses-3.5/demos/ contains the sources of C files (including two new demos related to the Takuzu game). The HTML+JS output files are placed in directory demos/

Release notes

To succeed with the compilation, the following files have been modified regarding the initial distributions:

curses.js/PDCurses-3.5/curses.h
We added the 2 lines:

#define SDL_DisplayFormat SDL_DisplayFormatAlpha
#define SDL_Delay emscripten_sleep

curses.js/PDCurses-3.5/sdl2/pdckbd.c
Explicit addition of the declaration
```
#include <stdlib.h>
```
to be able to compile with emcc.

curses.js/PDCurses-3.5/sdl2/pdcscrn.c

 //      if (SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO|SDL_INIT_TIMER|SDL_INIT_EVENTS) < 0)  
 if (SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO|SDL_INIT_TIMER) < 0)