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お題は不問！Qiita Engineer Festa 2024で記事投稿！
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@mylifewithviolin

日本語プログラミング言語Mind8のCランタイム起動シーケンスのスタック状態をモニタする(続き2)

Last updated at Posted at 2024-07-07

はじめに

前回の記事にて、過日Mind開発者の@killyさんより情報共有いただいたMind8の検証用Consoleをベースにしたhellolevel1.mcoの中間コードのCオリジナルディスパッチャの処理結果をC#互換値に変換することに成功しましたが、その後の精査でリターンスタック値の相対+1の値の出力が間違っていたことが判明しました。
前回ではリターンスタック値の相対+1の値のコンバート自体は行っておりませんでしたが、今回は正しい出力値でかつC#互換値へのコンバートも行ってみます。

前提条件

Windows11 Pro 22H2
VSCode(Visual Studo Code)　1.86.1
Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition
Mind Version 8.0.08 for Windows
C# 12
dotnet-sdk-8.0.204-win-x64

VSCodeの拡張機能

C/C++ for Visual Studio Code 1.18.5 Microsoft
C/C++ Extension Pack 1.3.0 Microsoft
.NET Install Tool 2.0.2 Microsoft
Base language support for C# 2.18.16 Microsoft

C/C++のデバッガはCで実装されているMind8kernelの動作をデバッグ実行で探るために使用します。こちらの記事の環境となります。

お題のCソースコード

前回の記事では素直な出力にいったん戻していましたが、リターンスタックポインタの相対+1の値の出力に誤りがありましたので訂正します。

dispatch.c

PRIVATE void                            /* 戻値:無し */
    dispatcher( void )                  /* 引数:無し */
{
                tMcode     mcode;
                int        retcode;

        retcode = setjmp( RESTARTENV );		/* ←ディスパッチャ再 */

        if ( retcode != 2 )			/* 強制脱出の検査 */
        {
		/* retcode = 0 or 1 */
                int i=0;
                for(;;)
                {
                        i++;
                        //#define  FETCH_MCODE        (*McodePointer.w++)
                        mcode = FETCH_MCODE;
                        
                        winprintf("%4d",i);
                        winprintf(" %04X",mcode);
                        winprintf(" %6d",mcode);
                        winprintf(" %6d",McodePointer.w-McodeBase);
                        winprintf(" %6d",(DstackPointer-DataStack));
                        winprintf(" %8d",(*DstackPointer));
                        winprintf(" %8d",(*(DstackPointer+1)));
                        winprintf(" %6d",(RstackPointer-RetnStack));
                        winprintf(" %8d",(*DstackPointer));
-                       winprintf(" %8d\n",(*RstackPointer+1));
+                       winprintf(" %8d\n",(*(RstackPointer+1)));
                        if ( !(mcode & 0x8000) )
                        {
                                /* Ｃ関数 */
                                C_Words_Addr[mcode]();
                        }
                        else
                        {
                                /* Mind単語 */
                                PUSH_R( McodePointer.l );//#define  PUSH_R(addr) *(--RstackPointer)=(ULONG)(addr)
                                SET_MCODE_POINTER_BY_WORDNO( mcode & 0x7fff );
                                //McodePointer.b = (UCHAR *)(WordOffsetTable[wordNo])
                        }
                }
        }
}

記事に掲示していたコードは間違っていなかったのですが、実際に動かしていたコードが上記訂正前の状態でした。

お題のMind8の中間コード実行リスト（上記モニタ改定版）

上記モニタ改定版のC側検証環境で、お題のステップ数60のhellolevel1.mco中間コードファイルをディスパッチャで処理させた結果が下記です。

SqNo mcode mc(dec) mpoint dtp.point  dtp+0   dtp+1 rtp.point  rtp+0  rtp+1
   1 8019  32793    114   1024        0        0   1024        0        0
   2 002F     47    102   1024        0        0   1023 12533850        0
   3 0012     18   5862   1024        0        0   1023 12533850        0
   4 0036     54   5864   1024        0        0   1023 12533850        0
   5 0080    128   5870   1024        0        0   1023 12533850        0
   6 0036     54   5872   1024        0        0   1023 12533850        0
   7 0070    112   5878   1024        0        0   1023 12533850        0
   8 803A  32826   5880   1024        0        0   1023 12533850        0
   9 002F     47    238   1024        0        0   1022 12539616 12533850
  10 80B8  32952   5858   1024        0        0   1022 12539616 12533850
  11 0012     18   5842   1024        0        0   1021 12539594 12539616
  12 0036     54   5844   1024        0        0   1021 12539594 12539616
  13 0071    113   5850   1024        0        0   1021 12539594 12539616
  14 8046  32838   5852   1024        0        0   1021 12539594 12539616
  15 8045  32837    326   1024        0        0   1020 12539588 12539594
  16 0012     18    314   1024        0        0   1019 12534062 12539588
  17 0036     54    316   1024        0        0   1019 12534062 12539588
  18 0074    116    322   1024        0        0   1019 12534062 12539588
  19 0020     32    324   1024        0        0   1019 12534062 12539588
  20 0020     32    328   1024        0        0   1020 12539588 12539594
  21 80A3  32931   5854   1024        0        0   1021 12539594 12539616
  22 0036     54   3884   1024        0        0   1020 12539590 12539594
  23 0012     18   3890   1024        0        0   1020 12539590 12539594
  24 016E    366   3892   1024        0        0   1020 12539590 12539594
  25 0020     32   3898   1024        0        0   1020 12539590 12539594
  26 0020     32   5856   1024        0        0   1021 12539594 12539616
  27 0020     32   5860   1024        0        0   1022 12539616 12533850
  28 00A5    165   5882   1024        0        0   1023 12533850        0
  29 803C  32828   5906   1022       20 12539620   1023 12533850        0
  30 002F     47    246   1022       20 12539620   1022 12539642 12533850
  31 001A     26   5802   1022       20 12539620   1022 12539642 12533850
  32 006E    110   5804   1022       20 12539620   1020 12539590 12539594
  33 0015     21   5808   1024        0        0   1020       20 12539620
  34 00ED    237   5810   1022        0        1   1020       20 12539620
  35 0022     34   5830   1024        0        0   1020       20 12539620
  36 00A5    165   5908   1024        0        0   1023 12533850        0
  37 00C1    193   5926   1022       14 12539646   1023 12533850        0
$$COLD_FORTH
  38 0020     32   5928   1024        0        0   1023 12533850        0
  39 80C3  32963    116   1024        0        0   1024        0        0
  40 00A5    165   6386   1024        0        0   1023 12533852        0
  41 8083  32899   6404   1022       14 12540124   1023 12533852        0
  42 0012     18   3510   1022       14 12540124   1022 12540140 12533852
  43 004E     78   3512   1022       14 12540124   1022 12540140 12533852
  44 00EC    236   3518   1020        0        0   1022 12540140 12533852
  45 0096    150   3524   1022       14 12540124   1022 12540140 12533852
  46 026D    621   3526   1020        0        1   1022 12540140 12533852
Hello by mind8
  47 0020     32   3528   1024        0        0   1022 12540140 12533852
  48 0020     32   6406   1024        0        0   1023 12533852        0
  49 801A  32794    118   1024        0        0   1024        0        0
  50 002F     47    106   1024        0        0   1023 12533854        0
  51 00A5    165   5956   1024        0        0   1023 12533854        0
  52 00C1    193   5970   1022       10 12539694   1023 12533854        0
実行終り
  53 801B  32795   5972   1024        0        0   1023 12533854        0
  54 002F     47    110   1024        0        0   1022 12539708 12533854
  55 00A5    165   5930   1024        0        0   1022 12539708 12533854
  56 00C1    193   5952   1022       18 12539668   1022 12539708 12533854
実行終り時の処理
  57 0020     32   5954   1024        0        0   1022 12539708 12533854
  58 0012     18   5974   1024        0        0   1023 12533854        0
  59 004E     78   5976   1024        0        0   1023 12533854        0
  60 0014     20   5982   1022        0        0   1023 12533854        0

お題のMind8の中間コード実行リストのリターンスタック値をC#代替互換にEXCELで加工する

OSがアロケートするメモリ論理アドレスは実行毎に異なります。一方、C#代替実装ではメモリ論理アドレスの代わりにbyte配列のインデックス値がアドレス相当としていますので、その値は実行毎に同一です。この両者は直接比較できないので、どこでどうくるったのかがそのままでは特定しずらい状況でした。

そこで前回記事ではリターンスタックの値rtp+0をEXCEL上で下記のように加工しました。
9ステップのリターンスタックの値がC#版のリターンスタックの値5880（バイト配列のインデックス値）と等価の論理アドレス値と仮定してオフセット値を算出します。この値をアドレスっぽい値のリターンスタック値から減算します。

今回は正しく出力されるようになったリターンスタックの相対+1の値のコンバートも行ってみます。

今回の論理アドレス値では下記のオフセット値となります。
12539616ー5880＝12533736

このオフセット値をrtp+0とrtp+1のアドレスっぽい値から減算してC#互換値にコンバートします。

コンバート結果をC#代替のリターンスタック値（インデックス値）と並べた結果が下記です。

SqNo mcode rtp.point rtp+0	rtp+0(補正)	rtp+0(C#) rtp+1	rtp+1(補正) rtp+1(C#)
1	8019	1024	       0	  0	       0	       0	   0	   0
2	002F	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
3	0012	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
4	0036	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
5	0080	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
6	0036	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
7	0070	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
8	803A	1023	12533850	114	     114	       0	   0	   0
9	002F	1022	12539616	5880	5880	12533850	 114	   0
10	80B8	1022	12539616	5880	5880	12533850	 114	   0
11	0012	1021	12539594	5858	5858	12539616	5880	   0
12	0036	1021	12539594	5858	5858	12539616	5880	   0
13	0071	1021	12539594	5858	5858	12539616	5880	   0
14	8046	1021	12539594	5858	5858	12539616	5880	   0
15	8045	1020	12539588	5852	5852	12539594	5858	   0
16	0012	1019	12534062	326	     326	12539588	5852	   0
17	0036	1019	12534062	326	     326	12539588	5852	   0
18	0074	1019	12534062	326	     326	12539588	5852	   0
19	0020	1019	12534062	326	     326	12539588	5852	   0
20	0020	1020	12539588	5852	5852	12539594	5858	 326
21	80A3	1021	12539594	5858	5858	12539616	5880	5852
22	0036	1020	12539590	5854	5854	12539594	5858	 326
23	0012	1020	12539590	5854	5854	12539594	5858	 326
24	016E	1020	12539590	5854	5854	12539594	5858	 326
25	0020	1020	12539590	5854	5854	12539594	5858	 326
26	0020	1021	12539594	5858	5858	12539616	5880	5854
27	0020	1022	12539616	5880	5880	12533850	 114	5858
28	00A5	1023	12533850	114	     114	       0	   0	5880
29	803C	1023	12533850	114	     114	       0	   0	5880
30	002F	1022	12539642	5906	5906	12533850	 114	5858
31	001A	1022	12539642	5906	5906	12533850	 114	5858
32	006E	1020	12539590	5854	   0	12539594	5858	 114
33	0015	1020	      20					12539620	5884	5884
34	00ED	1020	      20					12539620	5884	5884
35	0022	1020	      20					12539620	5884	5884
36	00A5	1023	12533850	114	    5858	       0	   0	5854
37	00C1	1023	12533850	114	    5858	       0	   0	5854
$$COLD_FORTH								
38	0020	1023	12533850	114	    5858	       0	   0	5854
39	80C3	1024	       0		    5906	       0	   0	5858
40	00A5	1023	12533852	116		       0		
41	8083	1023	12533852	116		       0		
42	0012	1022	12540140	6404		12533852	116	
43	004E	1022	12540140	6404		12533852	116	
44	00EC	1022	12540140	6404		12533852	116	
45	0096	1022	12540140	6404		12533852	116	
46	026D	1022	12540140	6404		12533852	116	
Hello by mind8								
47	0020	1022	12540140	6404		12533852	116	
48	0020	1023	12533852	116		       0	0	
49	801A	1024	       0			       0	0	
50	002F	1023	12533854	118		       0	0	
51	00A5	1023	12533854	118		       0	0	
52	00C1	1023	12533854	118		       0	0	
実行終り								
53	801B	1023	12533854	118		       0	0	
54	002F	1022	12539708	5972		12533854	118	
55	00A5	1022	12539708	5972		12533854	118	
56	00C1	1022	12539708	5972		12533854	118	
実行終り時の処理								
57	0020	1022	12539708	5972		12533854	118	
58	0012	1023	12533854	118		       0	0	
59	004E	1023	12533854	118		       0	0	
60	0014	1023	12533854	118		       0	0

mcodeの値が出力された時点ではそのコードはまだ実行されておらず、これから実行しますよという状態ですので、同時に出力されているスタック値の状態は、そのmcodeが処理される直前の状態を意味します。
rtp+1の値もC#互換にコンバートしてみますと、前回想定していた位置よりだいぶ手前から値がずれていることが判明しました。

つづく

生成されたhello.mcoを解釈して、C#側で「Hello by mind8」が出力されるようにするまでの長い道のりですが（初期処理をショートカットすればこの処理自体は処理できていますが、初期処理をどの程度対応するかで道のりの長さは大きく変動しまして、カメの動きとなっております。）、問題個所の特定を引き続き行ってまいります。

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