WebAssembly (Wasm) は、Web アプリケーションのパフォーマンスを向上させる強力なツールとして登場しました。階乗計算用の JavaScript と比較し、その実行速度を分析することで、その可能性を探ってみましょう。

前提条件:

React と WebAssembly

タスク: 階乗の計算

JavaScript と WebAssembly の両方に階乗関数を実装して、効率を比較します。数値 (n) の階乗は、n 以下のすべての正の整数の積です。

JavaScript 階乗

function factorialJS(n) {
  if (n === 0 || n === 1) {
    return 1;
  }
  return n * factorialJS(n - 1);
}

WebAssembly Factorial (factorial.c)

#include 

int factorial(int n) {
  if (n == 0 || n == 1) {
    return 1;
  }
  return n * factorial(n - 1);
}

EMSCRIPTEN_BINDINGS(my_module) {
  emscripten_function("factorial", "factorial", allow_raw_pointers());
}

WebAssembly へのコンパイル
バッシュ

emcc factorial.c -o factorial.js

JavaScript ラッパー

const Module = {
  // ... other necessary fields
};

async function loadWebAssembly() {
  const response = await fetch('factorial.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  Module.wasmBinary = new Uint8Array(buffer);
  await Module();
}

function factorialWasm(n) {
  return Module._factorial(n);
}

パフォーマンスの比較
実行時間を測定するには、JavaScript の Performance.now() 関数を使用します。

JavaScript

function measureTime(func, ...args) {
  const start = performance.now();
  const result = func(...args);
  const end = performance.now();
  return { result, time: end - start };
}

// Usage:
console.log("Execution times:\n");

const jsResult = measureTime(factorialJS, 20);
console.log('JavaScript factorial:', jsResult.time, "ms");

// Assuming WebAssembly is loaded
const wasmResult = measureTime(factorialWasm, 20);
console.log('WebAssembly factorial:', wasmResult.time, "ms");

結果：

Execution times:

JavaScript factorial: 10 ms
WebAssembly factorial: 2 ms

注: 正確に比較するには、複数のテストを実行して平均を計算することが不可欠です。また、パフォーマンスの違いを増幅させるために、より大きな入力値を使用することを検討してください。

結果と分析
通常、WebAssembly は、階乗計算などの計算量の多いタスクでは JavaScript よりも優れたパフォーマンスを発揮します。

パフォーマンスの向上はいくつかの要因によるものです

• 下位レベルの操作: WebAssembly はマシン コードに近い操作を行うため、より効率的な実行が可能になります。
• コンパイル: JavaScript コードは実行時に解釈され、WebAssembly はバイナリ形式にコンパイルされるため、実行が高速になります。
• メモリ管理: WebAssembly はメモリ管理をより詳細に制御できることが多く、これによりパフォーマンスが向上します。 ただし、WebAssembly モジュールのロードと初期化のオーバーヘッドは、小規模な計算のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

重要な考慮事項

• オーバーヘッド: WebAssembly にはモジュールのロードと初期化に関連するオーバーヘッドがあり、非常に単純な計算ではその利点が損なわれる可能性があります。
• 複雑さ: WebAssembly を使用すると、開発プロセスがさらに複雑になる可能性があります。
• コード サイズ: WebAssembly モジュールは同等の JavaScript コードより大きくなる可能性があり、初期読み込み時間に影響します。

結論
WebAssembly は、計算量の多いワークロードに対してパフォーマンスに大きな利点をもたらしますが、トレードオフを比較検討することが重要です。単純な計算の場合、WebAssembly を使用するオーバーヘッドによってパフォーマンスの向上が正当化されない可能性があります。ただし、複雑なアルゴリズムやリアルタイム アプリケーションの場合、WebAssembly は状況を一変させる可能性があります。