はじめに
諸般の流れから日本語プログラミング言語Mindで固定小数点計算機能を書いてみようかなと思い立ち、Mind開発者の@killyさんのご支援をいただきつつMind8のkernelの修正実行に挑戦中の続きです。
前回で倍精度整数（64bit整数）の四則演算処理にエラー処理を追加してみましたところ符号付64bit整数の最大値を超えてもオーバーフローが起きないことから、符号なしlong longで実装していたせいっぽいと推察。今回はスタック操作と演算を符号付long longに修正してみました。
前提条件
Windows11 Pro 22H2
VSCode(Visual Studo Code) 1.86.1
Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition
Mind Version 7.5 for Windows
Mind Version 8.07 for Windows
MindはMind8のバージョンのパスが構成されていることを前提とします。もしも本記事の内容をお試ししたい場合は辞書修正ツールでMind7のライセンスが必要となりますのでご注意ください。
VSCodeの拡張機能
C/C++ for Visual Studio Code 1.18.5 Microsoft
C/C++ Extension Pack 1.3.0 Microsoft
C/C++のデバッガはMind8のCカーネルアプリケーションをデバッグ実行するために使用しています。
お題のソースコード C関数
compword.c
従来スタックプッシュ関数push_quad2()が追加されていましたが、今回の符号付long longへの修正に伴い独自ソースファイル5kerD.cに移設しました。今回記事よりcompword.cは正規版のままとなります。
other.c
other.cの内容をすべてダミー定義とします。正規のMind8ソースでは「ｆ余り」が定義されていますが、辞書の順序の関係からその単語は5kerD.cの冒頭に引越ししています。こちらの記事を参照してください。
kerbody.c
kerbody.cでother.cのインクルードの直前に5kerD.cをインクルードするように追記しています。こちらの記事を参照してください。
5kerD.c
独自に追加しているソースファイルです。前回記事よりMind側で使用する処理単語の他に、それらの単語が呼び出すエラー処理関数も追加しており、c2word用のコメントは記述しなければ辞書の順序は変わらないことをつかんだので、こちらに独自関数や定義を集中します。
/*;GLOBAL*/
//～略～
typedef __int64 LONG64;
PRIVATE void
push_quad2( LONG64 qval )
{
/* ([引数] → quad) */
ULONG hi32;
ULONG lo32;
hi32 = qval >> 32;
lo32 = qval & 0xffffffff;
PUSH_Q( lo32, hi32 );
}
PRIVATE void
c_test_push_quad2( void ) /* ;WORD c_test_push_quad2 */
{
LONG64 qval;
/* (quad → quad) */
qval = pop_quad();
printf("pop qvalした\n");
printf("qval(16進表記)=%016llx\n", qval);
printf("push qvalして再度戻す\n");
push_quad2( qval );
}
PRIVATE void
zzQuadHyouji2( void ) /* ;WORD クアド表示2 */
{
LONG64 qval;
/* (quad → .) */
qval = pop_quad();
printf("%016llx", qval);
}
PRIVATE void
_qover_flow_error(
LONG64 long1,
LONG64 long2
)
{
push_quad2( long1 );
push_quad2( long2 );
PUSH_Q( 2, 0 ); //エラー種別
zzHot10(); /* 重大エラー処理に飛ぶ */
}
PRIVATE void
_qzero_divide_error(
LONG64 dividend, /* 引数1:非除数 */
LONG64 divider /* 引数2:除数 */
)
{
push_quad2( dividend );
push_quad2( divider );
PUSH_Q( 0, 0 ); //エラー種別
zzHot10(); /* 重大エラー処理に飛ぶ */
}
PRIVATE void
qmojiretuShokika( void ) /* ;WORD ｑ文字列初期化 .S */
{
ULONG count;
UCHAR *addr;
LONG64 long1;
int flg;
char *endptr;
/* (string → long1) */
count = POP_C;
addr = POP_A;
flg = 0;
_set_errno(0);
long1=_strtoi64(addr,&endptr,10);//_strtoi64 Microsoft 固有
flg = errno;
_set_errno(0);
//if( *endptr != '\0' ){
// flg = 1;
//}
if(flg!=0){
PUSH_S( addr, count );
PUSH_Q( 1, 0 ); //エラー種別
zzHot10(); /* 重大エラー処理に飛ぶ */
}
push_quad2(long1);
}
//～略～
/* end of '5kerD.c' */
符号付き64bit整数型のエイリアスをLONG64としました。この型名で定義済みの変数をすべて置換しました。
compword.cに定義していたpush_quad2をこちらに引っ越しました。32bitスタックにそれぞれプッシュする際の変数は符号なしを維持しました。
通常の１６進表示のクアド表示2を追加しました。これにより辞書の順序は変化しますが、リリースしているわけではないので開発時はいろいろ変動ありとします。
文字列初期化で、endptrを評価したエラー判定をやめました。マイナス符号付きの場合、NULL終端が返らないようでした。数値変換自体は成功していました。VCのバージョンやオプションが影響しているのかもしれません。
ソースコード全文
/*;GLOBAL*/
PRIVATE void
famari( void ) /* ;WORD ｆ余り 実数入力 実数出力 */
{
double float1;
double float2;
/* (float1, float2 → float) */
float2 = pop_float();
float1 = pop_float();
float1 = fmod( float1, float2 );
push_float( float1 );
}
typedef __int64 LONG64;
PRIVATE void
push_quad2( LONG64 qval )
{
/* ([引数] → quad) */
ULONG hi32;
ULONG lo32;
hi32 = qval >> 32;
lo32 = qval & 0xffffffff;
PUSH_Q( lo32, hi32 );
}
PRIVATE void
c_test_push_quad2( void ) /* ;WORD c_test_push_quad2 */
{
LONG64 qval;
/* (quad → quad) */
qval = pop_quad();
printf("pop qvalした\n");
printf("qval(16進表記)=%016llx\n", qval);
printf("push qvalして再度戻す\n");
push_quad2( qval );
}
PRIVATE void
zzQuadHyouji2( void ) /* ;WORD クアド表示2 */
{
LONG64 qval;
/* (quad → .) */
qval = pop_quad();
printf("%016llx", qval);
}
PRIVATE void
_qover_flow_error(
LONG64 long1,
LONG64 long2
)
{
push_quad2( long1 );
push_quad2( long2 );
PUSH_Q( 2, 0 ); //エラー種別
zzHot10(); /* 重大エラー処理に飛ぶ */
}
PRIVATE void
_qzero_divide_error(
LONG64 dividend, /* 引数1:非除数 */
LONG64 divider /* 引数2:除数 */
)
{
push_quad2( dividend );
push_quad2( divider );
PUSH_Q( 0, 0 ); //エラー種別
zzHot10(); /* 重大エラー処理に飛ぶ */
}
PRIVATE void
qmojiretuShokika( void ) /* ;WORD ｑ文字列初期化 .S */
{
ULONG count;
UCHAR *addr;
LONG64 long1;
int flg;
char *endptr;
/* (string → long1) */
count = POP_C;
addr = POP_A;
flg = 0;
_set_errno(0);
long1=_strtoi64(addr,&endptr,10);//_strtoi64 Microsoft 固有
flg = errno;
_set_errno(0);
//if( *endptr != '\0' ){
// flg = 1;
//}
if(flg!=0){
PUSH_S( addr, count );
PUSH_Q( 1, 0 ); //エラー種別
zzHot10(); /* 重大エラー処理に飛ぶ */
}
push_quad2(long1);
}
PRIVATE void
qkuwae( void ) /* ;WORD ｑ加え */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1+long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
_set_errno(0);
long1 += long2;
if(errno!=0){
_set_errno(0);
_qover_flow_error( long1 , long2 );
}
_set_errno(0);
push_quad2(long1);
}
PRIVATE void
qhiku( void ) /* ;WORD ｑ引く */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1-long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
_set_errno(0);
long1 -= long2;
if(errno!=0){
_set_errno(0);
_qover_flow_error( long1 , long2 );
}
_set_errno(0);
push_quad2(long1);
}
PRIVATE void
qkake( void ) /* ;WORD ｑ掛け */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1*long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
_set_errno(0);
long1 = long1 * long2;
if(errno!=0){
_set_errno(0);
_qover_flow_error( long1 , long2 );
}
_set_errno(0);
push_quad2(long1);
}
PRIVATE void
qwaru( void ) /* ;WORD ｑ割る */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1/long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
if ( long2 == 0 )
{
_qzero_divide_error( long1 , long2 );
}
long1 = long1 / long2;
push_quad2(long1);
}
/* --------- 以下は32bit整数値返しなので注意のこと --------- */
/* */
PRIVATE void
qhitosii( void ) /* ;WORD ｑ等しい */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1==long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
PUSH_Q( (long1 == long2), 0 );
}
PRIVATE void
qookii( void ) /* ;WORD ｑ大きい */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1>long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
PUSH_Q( (long1 > long2), 0 );
}
PRIVATE void
qtiisai( void ) /* ;WORD ｑ小さい */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1<long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
PUSH_Q( (long1 < long2), 0 );
}
PRIVATE void
qijyou( void ) /* ;WORD ｑ以上 */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1>=long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
PUSH_Q( (long1 >= long2), 0 );
}
PRIVATE void
qika( void ) /* ;WORD ｑ以下 */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1<=long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
PUSH_Q( (long1 <= long2), 0 );
}
PRIVATE void
qkotonaru( void ) /* ;WORD ｑ異なる */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1!=long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
PUSH_Q( (long1 != long2), 0 );
}
PRIVATE void
qamari( void ) /* ;WORD ｑ余り */
{
LONG64 long1;
LONG64 long2;
/* (long1, long2 → long1%long2) */
long2 = pop_quad();
long1 = pop_quad();
if ( long2 == 0 )
{
_qzero_divide_error( long1 , long2 );
}
long1 = long1%long2;
push_quad2(long1);
}
/* end of '5kerD.c' */
Mind7ツールでc_words修正ビルド
こちらの記事をご参照ください。
Mind8ツールでfile修正ビルド
cerror.src
前回記事をご参照ください。
ここからはMind8のツール、コンパイラを使用します。
シリアル番号チェッカーツール
Mind開発者の@killyさんからMind8ランタイムのシリアル番号チェッカーツールをご提供いただいています。（この記事参照）
今回は開発環境内での変更のため前回のカウントアップ値を保持しますので、ランタイムのシリアル番号チェッカツールは実行しません。
fileライブラリをリビルド
fileライブラリをリビルドして開発環境のlibフォルダにコピーします。
C:\developments\vscode\mind8\kernel>cd ../file
C:\developments\vscode\mind8\file>mmake obj\file mind
C:\developments\vscode\mind8\file>mcpC -puv obj\file.mco obj\file.sym ..\lib
obj\file.mco -> ..\lib
obj\file.sym -> ..\lib
ちなみにcerror.srcに追記した記述内容に問題がある場合、コンパイルエラー情報はconsole.infに出力されます。
nmake all
nmake allをターミナルのタスクから実行します。
* 実行するタスク: nmake all
ここで追加した関数のC言語的に問題がある場合はエラーで終了することがありますので注意します。
nmake install
nmake allが成功した場合はnmake installも実行しておきます。
* 実行するタスク: nmake install
kernel.exeをmrunt010.exeにリネームしてbinフォルダコピー
開発環境のbinフォルダにkernel.exeをリネームしたmrunt010.exeに手動でコピーしておきます。
C:\developments\vscode\mind8>copy bin\kernel.exe bin\mrunt010.exe
1 個のファイルをコピーしました。
これ重要です。バージョンチェッカーツールでシリアルNoをあげていれば、コピー忘れは実行時に検知されます。あげていない場合でこのコピーを忘れた場合は古いバージョンの動作となります。
お題のソースコードMindと実行結果
今回リビルドしたfileライブラリを指定してコンパイルします。
こちらの記事をご参照ください。
お題のソースコード（１）
符号付き64bit整数の最大値と最小値で初期化して、それぞれの変数で割り算と掛け算を実行してみます。
int64は 倍精度変数。
int64_2は 倍精度変数。
メインとは
"9223372036854775807"を ｑ文字列初期化し int64に 入れ
"int64 (ｑ文字列初期化) "を 表示し
int64を クアド表示2し " "を 表示し int64を ＄＄倍精度表示し 改行し
"-9223372036854775808"を ｑ文字列初期化し int64_2に 入れ
"int64_2 (ｑ文字列初期化) "を 表示し
int64_2を クアド表示2し " "を 表示し int64_2を ＄＄倍精度表示し 改行し
"int64とint64_2を ｑ割り "を 表示し
int64と int64_2を ｑ割り クアド表示2し " "を 表示し
int64と int64_2を ｑ割り ＄＄倍精度表示し 改行し
"int64にint64_2を ｑ掛け "を 表示し
int64に int64_2を ｑ掛け クアド表示2し " "を 表示し
int64に int64_2を ｑ掛け ＄＄倍精度表示し 改行し
。
実行結果（１）
C:\developments\vscode\mind8\bin>..\sample\quaderr
int64 (ｑ文字列初期化) 7fffffffffffffff 9223372036854775807
int64_2 (ｑ文字列初期化) 8000000000000000 -9223372036854775808
int64とint64_2を ｑ割り 0000000000000000 0
int64にint64_2を ｑ掛け 8000000000000000 -9223372036854775808
初期化は正常に行われました。これよりそれぞれ1大きい、-1小さい場合は初期化失敗するのを確認しました。掛け算はオーバーフローは起きずに掛けた方の値を維持しました。割り算、掛け算ともにプログラマー電卓と結果は同じです。オーバーフローが起きている動作としてはあっていそう。
お題のソースコード（２）
マイナス値の絶対値をプラス側の最大値にしました。
int64は 倍精度変数。
int64_2は 倍精度変数。
メインとは
"9223372036854775807"を ｑ文字列初期化し int64に 入れ
"int64 (ｑ文字列初期化) "を 表示し
int64を クアド表示2し " "を 表示し int64を ＄＄倍精度表示し 改行し
"-29223372036854775807"を ｑ文字列初期化し int64_2に 入れ
"int64_2 (ｑ文字列初期化) "を 表示し
int64_2を クアド表示2し " "を 表示し int64_2を ＄＄倍精度表示し 改行し
"int64とint64_2を ｑ割り "を 表示し
int64と int64_2を ｑ割り クアド表示2し " "を 表示し
int64と int64_2を ｑ割り ＄＄倍精度表示し 改行し
"int64にint64_2を ｑ掛け "を 表示し
int64に int64_2を ｑ掛け クアド表示2し " "を 表示し
int64に int64_2を ｑ掛け ＄＄倍精度表示し 改行し
。
実行結果（２）
C:\developments\vscode\mind8\bin>..\sample\quaderr
int64 (ｑ文字列初期化) 7fffffffffffffff 9223372036854775807
int64_2 (ｑ文字列初期化) 8000000000000001 -9223372036854775807
int64とint64_2を ｑ割り ffffffffffffffff -1
int64にint64_2を ｑ掛け ffffffffffffffff -1
割り算は正常値を返しました。掛け算はプログラマー電卓と結果は同じです。オーバーフローが起きている動作としてはあっていそう。
お題のソースコード（３）
最大値に対して2で割り算掛け算してみます。
int64は 倍精度変数。
int64_2は 倍精度変数。
メインとは
"9223372036854775807"を ｑ文字列初期化し int64に 入れ
"int64 (ｑ文字列初期化) "を 表示し
int64を クアド表示2し " "を 表示し int64を ＄＄倍精度表示し 改行し
"2"を ｑ文字列初期化し int64_2に 入れ
"int64_2 (ｑ文字列初期化) "を 表示し
int64_2を クアド表示2し " "を 表示し int64_2を ＄＄倍精度表示し 改行し
"int64とint64_2を ｑ割り "を 表示し
int64と int64_2を ｑ割り クアド表示2し " "を 表示し
int64と int64_2を ｑ割り ＄＄倍精度表示し 改行し
"int64にint64_2を ｑ掛け "を 表示し
int64に int64_2を ｑ掛け クアド表示2し " "を 表示し
int64に int64_2を ｑ掛け ＄＄倍精度表示し 改行し
。
実行結果（３）
C:\developments\vscode\mind8\bin>..\sample\quaderr
int64 (ｑ文字列初期化) 7fffffffffffffff 9223372036854775807
int64_2 (ｑ文字列初期化) 0000000000000002 2
int64とint64_2を ｑ割り 3fffffffffffffff 4611686018427387903
int64にint64_2を ｑ掛け fffffffffffffffe -2。
割り算は正常値っぽいです。掛け算はプログラマー電卓と結果は同じでした。オーバーフローした状態としてはあっているっぽい。
おわりに
掛け算や加減算がオーバーフローしないのは符号なし整数であったことの他、そもそもここで「オーバーフローしない」という表現は_strtoi64のようにerrnoに0以外の値をセットすることを期待していましたが、そのような動作はしないということのようです。しかし、計算の結果としてはオーバーフローした状態ですので、このあたりのチェックをどうするかは今後の課題のようですね。
なんども記事のおわりで「いよいよ本丸の固定小数点に迫っていきます。」とか書きましたが、まだまだ足踏みはつづく？課題は課題として残しつつ少し本題の実装イメージを具体化してみたい願望は強まっています。
2024/03/28 参考情報追記