Mind8のランタイムディスパッチャC実装の代替実装をC#で行う（StackKensa0）

はじめに

こちらの記事にてMind開発者の@killyさんより情報共有いただいたMind8のCランタイムディスパッチャ起動検証用Consoleをベースに一部正規のConsoleのコードを取り込んだ中間コードhellolevel1.mcoをリビルドしましたが、さらにその記事のコメントでkillyさんより別の構成のソースのご提案もいただきましたので、そのバージョンをhellolevel0.mcoとしました。本記事ではこの２つのバージョンの中間コードをC#で代替実装したディスパッチャで処理させてみます。

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Mind8の中間コードファイル

こちらの記事とコメントをご参照ください。また、こちらの記事に正規版のC版オリジナルがディスパッチしたリストを確認しています。お題の「Hello by mind8」のコンソール出力を行って終了するまで、正規版は694（同一コード含む）のmcodeを処理します。それに対して起動検証用Console版が20（これはC#版も完走）、それをベースに少し正規版のコードを追加したlevel1が60、killyさんご提案（内容を私が解釈して）追加したlevel0が84です。

とりあえずどんな状況か

level1、level0に対して、それぞれ現状は下記のとおりです。

level1

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      114        0
   3 0012     18   5862   1024        0        0   1023      114        0
   4 0036     54   5864   1024        0        0   1023      114        0
   5 0080    128   5870   1024        0        0   1023      114        0
   6 0036     54   5872   1024        0        0   1023      114        0
   7 0070    112   5878   1024        0        0   1023      114        0
   8 803A  32826   5880   1024        0        0   1023      114        0
   9 002F     47    238   1024        0        0   1022     5880        0
  10 80B8  32952   5858   1024        0        0   1022     5880        0
  11 0012     18   5842   1024        0        0   1021     5858        0
  12 0036     54   5844   1024        0        0   1021     5858        0
  13 0071    113   5850   1024        0        0   1021     5858        0
  14 8046  32838   5852   1024        0        0   1021     5858        0
  15 8045  32837    326   1024        0        0   1020     5852        0
  16 0012     18    314   1024        0        0   1019      326        0
  17 0036     54    316   1024        0        0   1019      326        0
  18 0074    116    322   1024        0        0   1019      326        0
  19 0020     32    324   1024        0        0   1019      326        0
  20 0020     32    328   1024        0        0   1020     5852      326
  21 80A3  32931   5854   1024        0        0   1021     5858     5852
  22 0036     54   3884   1024        0        0   1020     5854      326
  23 0012     18   3890   1024        0        0   1020     5854      326
  24 016E    366   3892   1024        0        0   1020     5854      326
  25 0020     32   3898   1024        0        0   1020     5854      326
  26 0020     32   5856   1024        0        0   1021     5858     5854
  27 0020     32   5860   1024        0        0   1022     5880     5858
  28 00A5    165   5882   1024        0        0   1023      114     5880
  29 803C  32828   5906   1022       20        0   1023      114     5880
  30 002F     47    246   1022       20        0   1022     5906     5858
  31 001A     26   5802   1022       20        0   1022     5906     5858
  32 006E    110   5804   1022       20        0   1020        0      114
  33 0015     21   5808   1024        0     5884   1020       20      252
  34 00ED    237   5810   1022        0        0   1020       20      252
  35 0022     34   5830   1024        0        1   1020       20      252
  36 00A5    165   5908   1024        0        1   1023     5858     5854
  37 00C1    193   5926   1022       14        0   1023     5858     5854
$$COLD_FORTH
  38 0020     32   5928   1024        0     5910   1023     5858     5854
  39 0020     32   5860   1024        0     5910   1024     5906     5858
  40 00A5    165   5908   1024        0     5910   1025      252     5906
  41 00C1    193   5926   1022       14        0   1025      252     5906
$$COLD_FORTH
  42 0020     32   5928   1024        0     5910   1025      252     5906
  43 002F     47    254   1024        0     5910   1026       20      252
  44 0095    149    258   1024        0     5910   1026       20      252
  45 0020     32    260   1022        0        0   1026       20      252
例外がスローされました: 'System.IndexOutOfRangeException' (mind8dispatch.dll の中)

lelvel0

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      114        0
   3 0036     54   8036   1024        0        0   1023      114        0
   4 0080    128   8042   1024        0        0   1023      114        0
   5 0036     54   8044   1024        0        0   1023      114        0
   6 0070    112   8050   1024        0        0   1023      114        0
   7 803A  32826   8052   1024        0        0   1023      114        0
   8 002F     47    238   1024        0        0   1022     8052        0
   9 80E6  32998   8032   1024        0        0   1022     8052        0
  10 808F  32911   8026   1024        0        0   1021     8032        0
  11 0097    151   3626   1024        0        0   1020     8026        0
  12 0065    101   3628   1022        0        0   1020     8026        0
  13 0020     32   3634   1024        0        2   1020     8026        0
  14 80C1  32961   8028   1024        0        2   1021     8032     8026
  15 0261    609   6430   1024        0        2   1020     8028        0
  16 8053  32851   6432   1022        0        0   1020     8028        0
  17 8052  32850   1042   1022        0        0   1019     6432        0
  18 001A     26    950   1022        0        0   1018     1042        0
  19 006B    107    952   1022        0        0   1016     8028     6432
  20 0055     85    956   1024        0 2151888624   1016     8028     6432
  21 008F    143    960   1022        0        0   1016     8028     6432
  22 00ED    237    962   1022        0        0   1016     8028     6432
  23 0055     85    978   1024        0 2151888624   1016     8028     6432
  24 0012     18    982   1022        0        0   1016     8028     6432
  25 00A2    162    984   1022        0        0   1016     8028     6432
  26 00BF    191    990   1020        0        0   1016     8028     6432
  27 0095    149    992   1022    65535    65535   1016     8028     6432
  28 01D7    471    994   1020        0        0   1016     8028     6432
  29 006B    107    996   1022        0        0   1016     8028     6432
  30 0055     85   1000   1024        0        1   1016     8028     6432
  31 00ED    237   1004   1022        0        0   1016     8028     6432
  32 0055     85   1018   1024        0        1   1016     8028     6432
  33 0055     85   1022   1022        0        0   1016     8028     6432
  34 0103    259   1026   1020        0        0   1016     8028     6432
  35 00BF    191   1028   1020 4294967295        0   1016     8028     6432
  36 0055     85   1030   1022        1        1   1016     8028     6432
  37 0055     85   1034   1020        0        0   1016     8028     6432
  38 0107    263   1038   1018        0        0   1016     8028     6432
  39 0022     34   1040   1020        2        1   1016     8028     6432
  40 0122    290   1044   1020        2        1   1019        0        0
  41 0020     32   1046   1022        0        0   1019        0        0
  42 0020     32      2   1022        0        0   1020     1042        0
  43 0122    290   1044   1022        0        0   1021     6432     1042
  44 0020     32   1046   1024        0        0   1021     6432     1042
  45 0012     18   6434   1024        0        0   1022     8028     6432
  46 0165    357   6436   1024        0        0   1022     8028     6432
例外がスローされました: 'System.NullReferenceException' (mind8dispatch.dll の中)
プログラム '[5472] mind8dispatch.dll' がコード -1 (0xffffffff) で終了しました。
copy hellolevel0.mco C:\developments\vscode\mind8\kernel\mindexec.mco

level1は「＄＄COLD_FORTH」のコンソール出力まで正常進行しましたが、その後の処理でmcodeポインタのジャンプ先が不適切で、「＄＄COLD_FORTH」のコンソール出力を意図せず繰り返した後、byte配列のインデックス超過で落ちています。
level0は46ステップ目のmcode=0165が未実装のため関数配列のnull参照例外で落ちています。

お題のC#ソースコード

前回記事から修正・追加した関数は下記のとおりです。

Dispatcherクラス（C#関数配列）

C#の関数配列

CsFunctionsCompword.cs

        /*--------------------- スタックポインタのアクセス  --------------*/
        private void StackKensa0(){/* ;WORD スタック検査０ */
                /* Mコード=0x0015 */
            // if ( DstackPointer == DataStackBase[RestartEnvCount] )
            // {
            //         /* OK */
            //         PUSH_Q( 1, 0 );
            // }
            // else
            // {
            //         /* NG */
            //         resetDataStackPointer();        /* in dispatch.c */
            //         PUSH_Q( 0, 0 );
            // }
            if(dtp.IsCurrentStackPointerInit()){
                dtp.PushUl(1);
                dtp.PushUl(0);
            }else{
                dtp.ResetStackPointer();
                dtp.PushUl(0);
                dtp.PushUl(0);
            }

        }

このデータスタックのポインタが初期値に等しいかの判定文IsCurrentStackPointerInit()をスタックポインタクラスに追加しています。

StackPointerクラス

StackPointer.cs

namespace Mind8Kernel
{ 
 /// <summary>スタックポインタ</summary>
    public class StackPointer{
    
        private readonly uint stackSize=4;
        private uint stackMaxSize;
        private uint stackIndex;
        private uint stackPointer;
        public byte[] dataArray =[];
        
        public void SetupStackArray(uint size){
            stackMaxSize=size;
            dataArray =new byte[stackMaxSize];
            stackPointer=stackMaxSize/stackSize;//stackPointerは1024が初期値
            stackIndex=0;//stackIndexは0が初期値
        }        
        public void ResetStackPointer(){
            stackPointer=stackMaxSize/stackSize;
            stackIndex=0;//byte配列インデックス=アドレスポインタ変数の値*4
        }
         //～略～       
        public bool IsCurrentStackPointerInit(){
            return (stackIndex==0);
        }
        //～略～
    }
}

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、（いったんショートカットバイパスでこの文字列定数のコンソール出力自体は動作していますが、正規版の処理内容に近づくには）まだまだ課題山積です。次回以降でもこのソースコードを肉付けして実際に動く範囲をステップバイステップで広げてまいります。