对 Web 平台支持的可行性

在上一篇文章中，我提到过想要编写一个游戏引擎，但并未具体说明目标是什么。现在，先为这个游戏引擎设定一个初步构想：它必须具备跨平台能力。到了 2025 年，尽管大部分游戏依然以 Windows 为主，但越来越多游戏已同时支持 Linux 和 macOS，而且主流游戏引擎（如 Unreal、Unity）都已实现跨平台支持。

作为一个 Web 出身的开发者，我认为 Web 平台也不容忽视。因此，本文将重点探讨如何让以 C++ 编写的游戏引擎在 Web 平台上运行的可行性。‌

C++ 方面的考虑

WebAssembly 目前已经发布了很多年，许多语言都可以编译成 wasm 的二进制，从而让 Web 运行。那要让 C++ 编译成 wasm 就得使用 Emscripten。目前来说 Emscripten 也支持了绝大多数 C++ 20/23 的特性，不过很可惜的是，不支持 C++ modules。这点真的很可惜，模块功能自从 C++ 20 提出，到 C++ 23 支持 std 模块，已经过去了很多年。Emscripten 是基于 llvm，而最新的 llvm 版本已经支持 std 模块了。从 Github 的相关 issue 也看不到什么时候会提供支持。

emscripten-modules-issue.png

如果要考虑支持 Web 平台，就得放弃 C++ 模块这个特性。

系统 API 的差异

众所周知，浏览器中的 Wasm 虚拟机运行在沙箱环境中，无法直接访问操作系统底层 API，例如文件系统、音频、图形和网络。而这些功能对游戏引擎而言至关重要。下面逐项探讨在 Web 平台上如何应对这些差异。

文件系统

游戏运行时往往需要加载大量资源文件。在原生平台，通常直接调用文件读写 API 即可。然而在 Web 环境下，资源文件一般托管在服务器上，需要通过网络获取。对于普通的 JavaScript 应用，只需使用 fetch 即可完成远程资源加载；但 Wasm 无法直接调用浏览器的 Web API，需要通过 JavaScript 桥接。‌好在 Emscripten 已经完成了这方面的封装。根据官方文档，只需调用 emscripten_fetch 即可从远端下载数据。

例如：

1#include <stdio.h>
2#include <string.h>
3#include <emscripten/fetch.h>
4
5void downloadSucceeded(emscripten_fetch_t *fetch) {
6  printf("Finished downloading %llu bytes from URL %s.\n", fetch->numBytes, fetch->url);
7  // The data is now available at fetch->data[0] through fetch->data[fetch->numBytes-1];
8  emscripten_fetch_close(fetch); // Free data associated with the fetch.
9}
10
11void downloadFailed(emscripten_fetch_t *fetch) {
12  printf("Downloading %s failed, HTTP failure status code: %d.\n", fetch->url, fetch->status);
13  emscripten_fetch_close(fetch); // Also free data on failure.
14}
15
16int main() {
17  emscripten_fetch_attr_t attr;
18  emscripten_fetch_attr_init(&attr);
19  strcpy(attr.requestMethod, "GET");
20  attr.attributes = EMSCRIPTEN_FETCH_LOAD_TO_MEMORY;
21  attr.onsuccess = downloadSucceeded;
22  attr.onerror = downloadFailed;
23  emscripten_fetch(&attr, "myfile.dat");
24}

只要在引擎中对原生文件 I/O 与 Emscripten 的 fetch 做一层抽象，就能实现统一的资源加载接口。‌

音频系统

在浏览器环境中，播放音频需要使用 <audio> 标签或 Web Audio API。令人惊喜的是，Emscripten 对 OpenAL 1.1 提供了完整支持，并以 Web Audio API 作为其后端实现。‌ 这意味着，只要在引擎中使用 OpenAL，就无需额外关注底层浏览器音频细节，Emscripten 会自动将 OpenAL 调用映射到 Web Audio API，从而保证跨平台一致性。‌

emscripten-openal.png

网络

浏览器无法直接访问底层 TCP/UDP 套接字，只能使用 WebSocket、Fetch 等高层网络 API。而大多数游戏在实时通信时底层往往依赖 UDP，这与浏览器环境存在差异。

在这里，Web 与原生平台的行为差异可能是无法避免的。但对我而言，这不是当前的重点：构建一个复杂到服务端逻辑也要支持的“大型”游戏引擎并不我的目标。

因此，网络层的兼容性问题可以暂时搁置。

图形API

在图形渲染方面，Web 平台的杀手锏是 WebGPU。WebGPU 1.0 规范已稳定，同时在原生平台上也有对应实现——在 Windows 上通过 DirectX 12，在 Linux 上通过 Vulkan，在 macOS 上通过 Metal 等。‌

这正好契合跨平台开发的需求：引擎只需使用 WebGPU 接口编写渲染模块，便可在原生平台调用对应后端，在浏览器端调用 WebGPU。Emscripten 同样支持调用 WebGPU API，让 Wasm 代码能够直接与浏览器的图形管线对接。这样一来，就无需在引擎内部再维护不同平台下的图形后端实现。‌

webgpu.png

结论

Web 平台完全可以作为游戏引擎的一个支持目标。不过，目前我对整个项目还处于探索阶段，短期内会优先在 Windows、Linux、macOS 三大原生平台上进行开发与验证，在未来适当的时机再考虑输出至 Web 平台