Initial copy from life 1 post
Just committing so I can check diffs and describe it laterpost/wasm-gol-2
parent
12d2b39b0a
commit
394b3642a0
@ -0,0 +1,30 @@
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title: "Pure Wasm Life 2: Optimizing Webassembly and Canvas"
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subtitle: You know I couldn't leave it alone
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resources:
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- wasm-life-2/controller.js
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- wasm-life-2/game.wat
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This post is part 2 of my Webassembly Game of Life series, read part 1
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[here](/wasm-game-of-life-1).
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<noscript>[If you enable Javascript, you'll see a game board here]</noscript>
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<canvas
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id="game"
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width="800"
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height="600"
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data-pixelsize="1"
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style="width:100%; aspect-ratio: 4/3; image-rendering: pixelated;"
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/>
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<p style="display: flex; align-items: flex-start; margin-top: 4px; height: 64px">
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<span style="flex: 1" id="frameTimes"/>
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<button id="reset">Reset</button>
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</p>
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<ScriptLoader
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src="/wasm-life-2/controller.js"
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wasm="/wasm-life-2/game.wat"
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canvas="#game"
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/>
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@ -0,0 +1,146 @@
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let gameState = {
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running: false,
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pixelSize: 0,
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lastReported: null,
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frameTimes: [],
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frames: 0,
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width: 0,
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height: 0,
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canvas: null,
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ctx: null,
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gameExports: null
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}
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const initialMessage = "Click the board above to start simulation"
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export async function setup(params, wasmModule) {
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const { canvas: canvasSelector } = params;
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gameState.gameExports = wasmModule.exports
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const canvas = gameState.canvas = document.querySelector(canvasSelector)
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gameState.ctx = gameState.canvas.getContext("2d")
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gameState.ctx.fillStyle = getComputedStyle(gameState.canvas).getPropertyValue('--foreground')
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const pixelSize = gameState.pixelSize = parseInt(canvas.getAttribute('data-pixelsize') || '2')
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gameState.width = Math.floor(parseInt(canvas.width) / pixelSize)
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gameState.height = Math.floor(parseInt(canvas.height) / pixelSize)
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initialize()
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drawBoard()
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const frameTimesElem = document.getElementById('frameTimes')
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const resetButton = document.getElementById('reset')
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frameTimesElem.innerText = initialMessage
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gameState.canvas.addEventListener('click', () => {
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if (!gameState.running) {
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if (frameTimesElem.innerText === initialMessage)
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frameTimesElem.innerText = 'Starting...'
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gameState.running = true
|
||||||
|
frameLoop()
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||||||
|
} else {
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|
gameState.running = false;
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||||||
|
gameState.frameTimes = []
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||||||
|
gameState.lastReported = null
|
||||||
|
}
|
||||||
|
})
|
||||||
|
|
||||||
|
resetButton.addEventListener('click', () => {
|
||||||
|
gameState.running = false
|
||||||
|
gameState.frameTimes = []
|
||||||
|
gameState.lastReported = null
|
||||||
|
frameTimesElem.innerText = initialMessage
|
||||||
|
initialize()
|
||||||
|
drawBoard()
|
||||||
|
})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
export async function onThemeChange() {
|
||||||
|
drawBoard()
|
||||||
|
gameState.ctx.fillStyle = getComputedStyle(gameState.canvas).getPropertyValue('--foreground')
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
export async function cleanup() {
|
||||||
|
gameState.running = false
|
||||||
|
}
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||||||
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|
function initialize() {
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const { gameExports, width, height } = gameState
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||||||
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|
gameExports.initializeBoard(width, height)
|
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for (let row = 0; row < height; row++) {
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||||||
|
for (let column = 0; column < width; column++) {
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||||||
|
const filled = Math.random() > .5;
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||||||
|
gameExports.setValueAtPosition(row, column, filled ? 1 : 0)
|
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|
}
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||||||
|
}
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||||||
|
}
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||||||
|
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|
function frameLoop() {
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|
const { gameExports, running, frameTimes } = gameState
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||||||
|
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||||||
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if (!gameState.lastReported)
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gameState.lastReported = performance.now()
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if (!running) return
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const beforeTick = performance.now()
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gameExports.tick()
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const afterTick = performance.now()
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drawBoard()
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||||||
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const afterDraw = performance.now()
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// Push raw frame time
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frameTimes.push(afterDraw - beforeTick)
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||||||
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if (frameTimes.length >= 10) {
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|
const averageFrame = (frameTimes.reduce((a, b) => a + b) / frameTimes.length).toFixed(2);
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|
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|
const lastReported = gameState.lastReported
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|
const current = gameState.lastReported = performance.now()
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||||||
|
const tenFrameTime = (current - lastReported) / 1000
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|
const fps = Math.floor(10 / tenFrameTime).toFixed(0)
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|
gameState.frameTimes = []
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const pagesUsed = gameExports.getPagesUsed()
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|
document.getElementById('frameTimes').innerHTML =
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|
`Frames per second: ${fps}<br/>
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|
Milliseconds per frame: ${averageFrame}<br/>
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|
Memory allocated: ${pagesUsed} pages (${pagesUsed * 64} KiB)`
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}
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||||||
|
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|
const tickMS = (afterTick - beforeTick).toFixed(3).padStart(7, ' ')
|
||||||
|
const drawMS = (afterDraw - afterTick).toFixed(3).padStart(7, ' ')
|
||||||
|
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|
console.log(`tick took ${tickMS}ms, draw took ${drawMS}ms`)
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|
requestAnimationFrame(frameLoop)
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|
}
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function drawBoard() {
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const { gameExports, width, height, pixelSize, ctx, canvas } = gameState
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ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height)
|
||||||
|
ctx.beginPath()
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|
for (let row = 0; row < height; row++) {
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||||||
|
for (let column = 0; column < width; column++) {
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const alive = gameExports.getValueAtPosition(row, column)
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|
if (!alive) continue
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const x = column * pixelSize
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const y = row * pixelSize
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|
ctx.moveTo(x, y)
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||||||
|
ctx.lineTo(x + pixelSize, y)
|
||||||
|
ctx.lineTo(x + pixelSize, y + pixelSize)
|
||||||
|
ctx.lineTo(x, y + pixelSize)
|
||||||
|
ctx.lineTo(x, y)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
ctx.fill()
|
||||||
|
}
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@ -0,0 +1,337 @@
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|
(module
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(memory (export "shared_memory") 1)
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|
(global $boardWidth (mut i32) (i32.const 0))
|
||||||
|
(global $boardHeight (mut i32) (i32.const 0))
|
||||||
|
(global $boardBufferLength (mut i32) (i32.const 0))
|
||||||
|
(global $buffer0ptr (mut i32) (i32.const -1))
|
||||||
|
(global $buffer1ptr (mut i32) (i32.const -1))
|
||||||
|
(global $currentBuffer (mut i32) (i32.const -1))
|
||||||
|
|
||||||
|
(func (export "initializeBoard") (param $width i32) (param $height i32)
|
||||||
|
;; Store width and height for later
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(global.set $boardWidth (local.get $width))
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|
(global.set $boardHeight (local.get $height))
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;; Compute total cells per board
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local.get $width
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|
local.get $height
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i32.mul
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global.set $boardBufferLength
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||||||
|
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||||||
|
;; Request enough memory for both boards
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global.get $boardBufferLength
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i32.const 2
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|
i32.mul
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call $growMemoryForBoards
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|
;; Set pointer locations for our two boards
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(global.set $buffer0ptr (i32.const 0))
|
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(global.set $buffer1ptr (global.get $boardBufferLength))
|
||||||
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||||||
|
;; Set current board
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|
(global.set $currentBuffer (i32.const 0))
|
||||||
|
)
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|
|
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|
(func (export "getPagesUsed") (result i32)
|
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|
memory.size
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||||||
|
)
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||||||
|
(func $growMemoryForBoards (param $totalBytes i32)
|
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(local $targetPages i32)
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;; figure out target page size
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|
local.get $totalBytes
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i32.const 1
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|
i32.sub
|
||||||
|
i32.const 65536 ;; size of a page
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||||||
|
i32.div_u
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
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|
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||||||
|
;; get difference
|
||||||
|
memory.size
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
|
||||||
|
;; grow
|
||||||
|
memory.grow
|
||||||
|
drop ;; ignore result, we're gonna crash anyways
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|
;; perhaps we should have a way to report errors back to JS next time
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|
)
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||||||
|
|
||||||
|
(func $getBoardPtr (result i32)
|
||||||
|
global.get $currentBuffer
|
||||||
|
i32.eqz
|
||||||
|
if (result i32)
|
||||||
|
global.get $buffer0ptr
|
||||||
|
else
|
||||||
|
global.get $buffer1ptr
|
||||||
|
end
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $swapBoards
|
||||||
|
global.get $currentBuffer
|
||||||
|
i32.eqz
|
||||||
|
if (result i32)
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
else
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
end
|
||||||
|
global.set $currentBuffer
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $positionInRange (param $position i32) (param $min i32) (param $max i32) (result i32)
|
||||||
|
local.get $position
|
||||||
|
local.get $min
|
||||||
|
i32.lt_s
|
||||||
|
|
||||||
|
if
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $position
|
||||||
|
local.get $max
|
||||||
|
i32.ge_s
|
||||||
|
|
||||||
|
if
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
return
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $getIndexForPosition (param $row i32) (param $column i32) (result i32)
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
global.get $boardHeight
|
||||||
|
call $positionInRange
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
global.get $boardWidth
|
||||||
|
call $positionInRange
|
||||||
|
|
||||||
|
i32.and
|
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|
i32.eqz
|
||||||
|
|
||||||
|
if
|
||||||
|
i32.const -1
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
global.get $boardWidth
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.mul
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $getValueAtPosition (export "getValueAtPosition") (param $row i32) (param $column i32) (result i32)
|
||||||
|
(local $position i32)
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
call $getIndexForPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.tee $position
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
i32.lt_s
|
||||||
|
|
||||||
|
if
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $position
|
||||||
|
|
||||||
|
call $getBoardPtr
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.load8_u
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $setValueAtPosition (export "setValueAtPosition") (param $row i32) (param $column i32) (param $value i32)
|
||||||
|
(local $position i32)
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
call $getIndexForPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.tee $position
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
i32.lt_s
|
||||||
|
|
||||||
|
if
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $position
|
||||||
|
|
||||||
|
call $getBoardPtr
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
local.get $value
|
||||||
|
i32.store8
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $getNewValueAtPosition (param $row i32) (param $column i32) (result i32)
|
||||||
|
(local $count i32)
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.sub
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
i32.add
|
||||||
|
|
||||||
|
;; Exactly 3 neighbors
|
||||||
|
local.tee $count
|
||||||
|
i32.const 3
|
||||||
|
i32.eq
|
||||||
|
|
||||||
|
if
|
||||||
|
;; becomes or stays alive
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
;; If currently dead
|
||||||
|
local.get $row
|
||||||
|
local.get $column
|
||||||
|
call $getValueAtPosition
|
||||||
|
i32.eqz
|
||||||
|
if
|
||||||
|
;; Stay dead
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
;; 2 neighbors
|
||||||
|
local.get $count
|
||||||
|
i32.const 2
|
||||||
|
i32.eq
|
||||||
|
if
|
||||||
|
i32.const 1
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
return
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
(func $tick (export "tick")
|
||||||
|
(local $row i32)
|
||||||
|
(local $column i32)
|
||||||
|
(local $value i32)
|
||||||
|
|
||||||
|
i32.const 0
|
||||||
|
local.set $row
|
||||||
|
|
||||||
|
loop $rows
|
||||||
|
|
||||||
|
;; start at the beginning of a row
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i32.const 0
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local.set $column
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;; for every column in the row
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loop $columns
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;; compute new value
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local.get $row
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local.get $column
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call $getNewValueAtPosition
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local.set $value
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||||||
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;; place in next board
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call $swapBoards
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local.get $row
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||||||
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local.get $column
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||||||
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local.get $value
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||||||
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call $setValueAtPosition
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call $swapBoards
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;; increment column
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local.get $column
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i32.const 1
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i32.add
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local.tee $column
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;; loop back if less than width
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global.get $boardWidth
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i32.lt_s
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br_if $columns
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end
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;;increment row
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local.get $row
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i32.const 1
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||||||
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i32.add
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||||||
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local.tee $row
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||||||
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||||||
|
;; loop back if less than height
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||||||
|
global.get $boardHeight
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||||||
|
i32.lt_s
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||||||
|
br_if $rows
|
||||||
|
end
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||||||
|
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;; swap to the new board
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call $swapBoards
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)
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|
)
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