我将世界上第一个JavaScript引擎编译回JavaScript

1995年，当我只有一岁的时候，一个名叫Brendan Eich的大洋彼岸的人用了十天的时间创造了一种编程语言，今天我赖以生存。

快速创建JavaScript的故事在程序员社区中广为人知。但是，也许今天没有多少人会记得（甚至没有经历过）“原始JavaScript”的含义。就像，更不用说那时阅读JS引擎的代码了。

但是，在2020年，我们有机会进一步了解这一历史。在HOPL-IV上，由Brendan Eich和ES6的主要作者Allen Wirfs-Brock共同撰写的关于编程语言历史的会议JavaScript The First 20 Years提供了JavaScript诞生和发展的详细历史。作为本书中文版的翻译，我对原始版本中的600多个参考链接进行了校对，其中一个指向最早的JS引擎的源代码。这激发了我的好奇心-最早的JS引擎代码是否仍可以在今天编译并运行？如果可能的话，我是否可以再进一步将其编译回JavaScript，使其在网络上重新流行起来？所以我做了这个尝试。

最早的JS引擎称为Mocha（Netscape内部Web脚本语言项目的代号），其第一个原型由Eich在1995年5月编写。在整个1995年和1996年的大部分时间，Eich是唯一的全职开发人员在JavaScript引擎上。 Mocha的代码库仍主要由该原型中的代码组成，直到1996年8月Netscape 3.0发行为止。Netscape3.0发行的JS版本称为JavaScript 1.1，这标志着JavaScript初始开发阶段的完成。之后，Eich又花了两周时间重写Mocha，以获取功能更强大的引擎，即今天的Firefox SpiderMonkey。

如果您搜索Netscape源代码，则可能只能从1998 Mozilla项目中找到SpiderMonkey引擎的源代码。 Mocha引擎的实际源代码位于Web上的（未识别）Netscape 3.0.2浏览器源压缩文件中。但是，当Mocha的源代码完全被放弃时，如何使它复活呢？

实际上，总有两种了解任何软件的方法：＆＃34; top-down＆＃34;和“自下而上”。前者是在体系结构级别获得宏观知识，而后者是在代码级别解决微观问题。由于我已经熟悉使用QuickJS之类的JS引擎，因此我选择直接采用自下而上的方法。基本思想很简单：逐步移植引擎的每个模块，最终将它们放在一起并运行。

最初的Mocha将Makefile用于构建系统，但显然在当今的OS平台上不再起作用-那是MacOS仍在使用PPC处理器的时代！但是最终，构建系统只是一个辅助工具，可以自动执行gcc和clang等编译器。 C项目中的编译过程可以总结如下：

使用gcc -c命令，编译用作库的.c源代码。到.o目标文件中，一个接一个。这会将C源代码中的每个函数编译为所谓的＆＃34; symbols＆＃34;。在二进制可执行文件中，就像ES模块中导出的功能一样。请注意，此时，可以从每个目标文件中任意调用.h文件中包含的其他库的API。这不会导致编译错误，对外部符号的调用仅记录在目标文件中。

使用ar命令将这些.o对象文件转换为.a格式的静态库。生成的.a文件将包含项目中的所有符号，类似于cat * .js＆gt;＆gt;的效果。 all.js。我们还可以创建动态库来节省空间，但是它们会使事情变得更加复杂，因此我们在这里跳过它们。

使用gcc -l命令编译调用该库的.c源代码，这会将其输出链接到.a静态库。链接器将链接符号依赖项，就像匹配＆＃34; tenons＆＃34;一样。在每个目标文件中。对于第一步中的每个目标文件，链接器必须找到调用外部API内的每个符号，并且任何丢失的符号都将导致链接时间错误-但只要链接阶段成功，我们就可以得到一个可执行文件主要功能为切入点的文件。

编译每个Mocha的.c源文件（即条目除外），以.o格式获取包含其符号的目标文件。

合并包含这些符号的.o对象文件，并将它们包装到.a静态库文件libmocha.a中。

编译mo_shell.c入口文件，将其链接到最终可执行文件libmocha.a静态库。

在此过程中需要解决许多依赖关系，其中最典型的是对prxxx.h的依赖关系。这是Netscape在过去开发的Netscape Portable Runtime跨平台库，其源代码也包含在Netscape 3源代码树中。但是我没有一次将所有内容提交到新移植的Mocha代码库中。这里的方法是仅在遇到缺少的NSPR依赖关系时，递归地手动引入所涉及的NSPR头文件和相应的源代码。因此，我们可以通过这种方式剥离出最小可用的Mocha源树。

修改了prtypes.h中的类型定义，将具有潜在兼容性问题的类型（如unsigned short）替换为C99标准中的uint16_t等类型，以及类似的Bool类型。

添加了MOCHAFILE宏，以强制Mocha进入读取文件的CLI模式，而不是Netscape浏览器中使用的嵌入式模式。

最后，我设法用一个非常简单的bash脚本编译了Mocha的所有模块。我确信经过几天认真的C语言学习就足以理解它：

函数compile_objs（）{echo＆＃34; compiling OBJS ...＆＃34; $ CC -Iinclude src / mo_array.c -c -o out / mo_array.o $ CC -Iinclude src / mo_atom.c -c -o out / mo_atom.o $ CC -Iinclude src / mo_bcode.c -c -o out /mo_bcode.o $ CC -Iinclude src / mo_bool.c -c -o out / mo_bool.o $ CC -Iinclude src / mo_cntxt.c -c -o out / mo_cntxt.o $ CC -Iinclude src / mo_date.c- Wno-dangling-else -c -o out / mo_date.o $ CC -Iinclude src / mo_emit.c -c -o out / mo_emit.o $ CC -Iinclude src / mo_fun.c -c -o out / mo_fun.o $ CC -Iinclude src / mo_math.c -c -o out / mo_math.o $ CC -Iinclude src / mo_num.c -Wno-non-literal-null-conversion -c -o out / mo_num.o $ CC -Iinclude src / mo_obj.c -c -o out / mo_obj.o $ CC -Iinclude src / mo_parse.c -c -o out / mo_parse.o $ CC -Iinclude src / mo_scan.c -c -o out / mo_scan.o $ CC -Iinclude src / mo_scope.c -c -o out / mo_scope.o $ CC -Iinclude src / mo_str.c -Wno-non-literal-null-conversion -c -o out / mo_str.o $ CC -Iinclude src / mocha.c -c -o out / mocha.o $ CC -Iinclude src / mochaapi.c -Wno-non-literal-null-conversion -c -o out / mochaapi.o $ CC -Iinclude src / mochalib。 c -c -o out / mochalib.o $ CC -Iinclude src / prmjtime.c -c -o out / prmjtime.o $ CC -Iinclude src / prtime.c -c -o out / prtime.o $ CC -Iinclude src / prrena.c -c -o out /prarena.o $ CC -Iinclude src / prhash.c -c -o out / prhash.o $ CC -Iinclude src / prprf.c -c -o out / prprf.o $ CC -Iinclude src / prdtoa.c \ -Wno逻辑非括号\ -Wno-shift-op括号\ -Wno括号\ -c -o out / prdtoa.o $ CC -Iinclude src / log2.c -c -o out / log2.o $ CC -Iinclude src / longlong.c -c -o out / longlong.o}

在此过程中引发编译器警告的同时，我也看到了一些令人惊讶的代码。例如，mo_date.c中的这个：

如果（i＆lt; = st + 1）转到语法;对于（k =（sizeof（wtb）/ sizeof（char *））; --k> = 0;）如果（date_regionMatches（wtb [k]，0，s，st，i-st，1））{int行动= ttb [k]; if（action！= 0）if（action == 1）/ * pm * / if（hour＆gt; 12 || hour＆lt; 0）转到语法；否则小时+ = 12;否则，如果（操作＆lt; = 13）/ *月！ * /如果（mon＆lt; 0）mon = / *字节* /（动作-2）;否则转到语法；否则tzoffset =操作-10000;打破; }如果（k＆lt; 0）转到语法；

而且有很多评论让我想起了它的历史，例如mocha.c中的一个：

我还找到了一些代码来举例说明1995年的混乱兼容性问题。它们使我更好地理解了当时的人们为什么期望一次编写一次，随处可见。 Java：

＃如果已定义（AIXV3）＃包括＆＃34; os / aix.h＆＃34;＃elif已定义（BSDI）＃包括＆＃34; os / bsdi.h＆＃34;＃elif已定义（HPUX）＃包括＆＃34; os / hpux.h＆＃34;＃elif定义（IRIX）＃include＆＃34; os / irix.h＆＃34;＃elif定义（LINUX）＃include＆＃34; os / linux。 h＆＃34;＃elif定义（OSF1）＃include＆＃34; os / osf1.h＆＃34;＃elif定义（SCO）＃include＆＃34; os / scoos.h＆＃34;＃elif定义（SOLARIS）＃包括＆＃34; os / solaris.h＆＃34;＃elif定义（SUNOS4）＃包括＆＃34; os / sunos.h＆＃34;＃elif定义的（UNIXWARE）＃include＆＃34 ; os / unixware.h＆＃34;＃elif定义（NEC）＃包括＆＃34; os / nec.h＆＃34;＃elif定义（SONY）＃包括＆＃34; os / sony.h＆＃ 34;＃elif defined（NCR）＃include＆＃34; os / ncr.h＆＃34;＃elif defined（SNI）＃include＆＃34; os / reliantunix.h＆＃34;＃endif

幸运的是，所有这些C代码都可以毫无问题地进行编译。这里没有进行任何多余的更改来保留历史遗产。一旦有了所有目标文件，只需使用以下bash脚本行链接到libmocha静态库，即可创建Mocha的可执行文件！

函数compile_native（）{export CC = clang export AR = ar compile_objs echo＆＃34; linking ...＆＃34; $ AR -rcs out / libmocha.a out / * .o $ CC -Iinclude -Lout -lmocha tests / mo_shell.c -o out / mo_shell echo＆＃34; mocha shell已编译！ ＆＃34;}

获得Mocha的本机版本后，我们如何获得它的WASM版本？真的很简单，只需用WASM编译器emcc替换本机编译器命令gcc（实际上是macOS上的clang）！ Emscripten编译器支持JavaScript和WASM作为编译后端，并且切换输出格式只需更改其中一个编译标志即可：

函数compile_web（）{export CC = emcc export AR = emar compile_objs echo＆＃34; linking ...＆＃34; $ AR -rcs out / libmocha.a out / * .o $ CC -Iinclude -Lout -lmocha tests / mo_shell.c \ --shell-file src / shell.html \ -s NO_EXIT_RUNTIME = 0 \ -s WASM = $ 1 \ -O2 \ -o $ 2 echo＆＃34; mocha shell已编译！ ＆＃34;}函数compile_js（）{compile_web 0 out / mocha_shell_js.html}函数compile_wasm（）{compile_web 1 out / mocha_shell_wasm.html}

在使用Mocha引擎之后，我没有重写Makefile，因为我发现手动实现的bash脚本虽然不能增量编译，但非常易于使用，并且可以轻松构建不同的产品：

但是，默认情况下，Emscripten编译器本身具有很高的攻击性，它会在打开页面后立即输出HTML来执行WASM内容。为了简单起见，WASM引擎页面在此处直接嵌入到iframe中。每次＆＃34; Run＆＃34;单击页面上的按钮，将输入框的内容插入到localStorage中，然后重新加载相应的WASM iframe页面，在该页面中，同步读取localStorage中的JS脚本，作为Emscripten模拟的stdin的标准输入，最后Mocha已启动并自动解释脚本。

该过程非常简单，我想任何普通的前端开发人员都可以轻松地实现它。这是最终结果：

就是这样！我们已重新安装＆＃34;网络浏览器中世界上第一个JS引擎！

从查找源代码到在线获取WASM版本，仅花了不到三天的时间。因此，我个人认为Mocha引擎在可移植性方面经过了深思熟虑，并且具有良好的工程质量。但是，它的某些基本设计（例如引用计数）具有固有的性能瓶颈，因此需要对其进行重写，这是另一回事。

在撰写本文时，它正好是JavaScript正式发布25周年（1995年12月4日，Netscape和Sun联合发布）。该事件的新闻稿也是JavaScript The First 20 Years的附件。作为中国的前端开发人员，我很高兴看到这本书在中国获得了良好的反响（我个人相关文章的阅读量约为60,000，GitHub翻译项目为2.2k星）。有趣的是，JavaScript的创建者Brendan Eich在他的Twitter头像上也有汉字，但是不幸的是，您只能看到＆＃34;无一＆＃34;这个词。 （＆＃34;无＆＃34;代表null，＆＃34;一＆＃34;代表一个），看起来他正在练习太极拳：

但是，多亏了我的朋友顾一玲，我找到了Eich头像的原始照片。这里的汉字不是形而上的，而是对程序员的鼓励，上面写着：“人贡献越多，对整个生态系统的发展越有利，开源已成为一种文化。”

也许我在这里所做的这种小做法，也是这种文化的体现。

C的创造者丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）表示，成功的方法是靠幸运-抓紧快速发展的事物，并让自己在处于困境的时候继续前进在正确的时间正确的位置。＆＃34;这正是JavaScript发生的情况。现在，这种语言已经为SpaceX Dragon上的第一架人类航天器的GUI提供了动力，甚至还可以通过James Webb太空望远镜飞入宇宙。但是，当我们回顾一切的开始时，无疑存在着所有缺陷的1995年版本的Mocha引擎在正确的时间正确的位置-否则也许我们今天就要编写VBScript。

回首1995年，到2020年底，这似乎是一个不可思议的时刻：WTO成立，申根协定生效，Windows 95，Java＆amp; JavaScript已发布。四分之一世纪之后，有些东西已经普及了，有些东西已经改变，有些东西可能永远也不会回来。

忘掉坏东西。今天，我们举杯庆祝1995、2020和JavaScript。