a23_usm004 のバックアップ(No.8)

a23_useSelfMade #4

(by K, 2023.01.31)
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2023.01.31 Tue #1

自分で作ったものを今後も使っていけそうか？
- というのがこの一連の記事の趣旨なので、定期的に確認しようと思います。

[1ec, ecrun, ecc0] → 〇
easy-Cを成り立たせているツール群。
これはかなり便利なので（ほぼ常に立ち上げっぱなしになっている）、今後も使い続けるような気がします。
ただ下請けになっているecrunやecc0を別々の実行ファイルにしておく必要はもはやありません（現在の構造は、試行錯誤の成り行きでそうなただけ）。だから全部1ecに統合するべきだとは思います。きっとそのほうが扱いやすそうです。

[HL-9b] → 〇
たった740行で書かれたインタプリタ。だけどeasy-Cのプログラムが結構動く。
プログラムの実行に際してgccとかを使うわけじゃないので、中間ファイルを生成することはなく、だからRAMディスクがなくてもHDDやSSDの寿命を削る心配はありません。
最近は再起動後にRAMディスクを設定するのが面倒になってきて、簡単なことはこっちでやるようになってきました。
このHL-9bと上記の1ecを統合する（コンパイル実行かインタプリタ実行かを簡単に選べる）といいのかもしれません。・・・うーん、欲が出てしまった。いやだって、2つを立ち上げっぱなしにするのはちょっと面倒ですし・・・。
```
(案)
>pr 1+2*3  → こんなふうに普通に書いたら、インタプリタ実行
7
>!pr 1+2*3  → こんなふうに!を頭に付けたらgccでコンパイルして実行
7
```
後述のacl1ライブラリに、AEc_exec()っていう関数を作って、system()関数みたいに使えるようにしたら、実は便利かもしれない？？
あとHL-9bはCtrl-Cに対応してなくて、これやるとインタプリタごと強制終了してしまうので、そこも改善の余地があります。

[acl1] → 〇
自分用のグラフィックライブラリ。最近はMML演奏もサポート。
今のところこれを使わなくなる未来はちょっと考えられない・・・。非常に便利。特にeasy-Cと組み合わせると便利です。

[自作スタートアップ、自作リンカスクリプト] → 〇
まだ落ち着いていなくて開発途上だけど、これがあれば簡単に極小サイズの実行ファイルが作れるので、もうずっと使い続けることになりそうです。

[雑多なミニアプリ] → △
この中には使わなくなるものが結構ありそうだけど、デモとかには使うかもしれません。
でもこういうのを作っていかないと、言語やツールの価値も限界もわからないので、作らないわけにはいかないです。

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2023.02.01 Wed #1

すごく小さな実行ファイルを作るための手順（Windows用）：

[1]まず適当なC言語のソースコードを用意します。これを hello.c とします。
```
#include <stdio.h>

int main()
{
    puts("hello, wolrd");
    return 0;
}
```
[2]次に MinGW 5.1.6 を c:\mingw516 にインストールします。インストールした後にパスを通す作業は不要です。MinGW 5.1.6 のインストーラーはここにあります。
- http://k.osask.jp/files/MinGW516.exe

[3]次にmstartup.cとして以下を用意します。

#include <stdlib.h>

int __getmainargs(int *argc, char ***argv, char ***env, int doWildCard, void *);
int mmain(int argc, char **argv);

void mainCRTStartup()
{
    int argc, startupinfo[100/4 /* でもたぶん68バイトしか使ってない */];
    char **argv, **env;
    __getmainargs(&argc, &argv, &env, 0, startupinfo);
    exit(mmain(argc, argv));
}

[4]リンカスクリプトとして、以下をldscript.txtとして保存します。

OUTPUT_FORMAT(pei-i386)
SECTIONS
{
  . = SIZEOF_HEADERS;
  . = ALIGN(__section_alignment__);
  .text  __image_base__ + ( __section_alignment__ < 0x1000 ? . : __section_alignment__ ) :
  {
    *(.text)
    *(SORT(.text$*))
    *(.rdata)
    *(SORT(.rdata$*))
  }
  .idata BLOCK(__section_alignment__) :
  {
    SORT(*)(.idata$2)
    SORT(*)(.idata$3)
    /* These zeroes mark the end of the import list.  */
    LONG (0); LONG (0); LONG (0); LONG (0); LONG (0);
    SORT(*)(.idata$4)
    SORT(*)(.idata$5)
    SORT(*)(.idata$6)
    SORT(*)(.idata$7)

    __data_start__ = . ;
    *(.data)
    *(.data2)
    *(SORT(.data$*))
  }
  .bss BLOCK(__section_alignment__) :
  {
    __bss_start__ = . ;
    *(.bss)
    *(COMMON)
    __bss_end__ = . ;
  }
}

[5]最後に以下のバッチファイルを作ります。 mcc.bat ということにします。

c:\mingw516\bin\gcc -m32 -Os mstartup.c -c -o mstartup.obj
c:\mingw516\bin\gcc -m32 -Os %1.c -c -o %1.obj -Dmain=mmain
c:\mingw516\bin\ld -T ldscript.txt -o %1.exe -Bdynamic -s mstartup.obj %1.obj -Bdynamic -Lc:/mingw516/bin/../lib/gcc/mingw32/3.4.5 -Lc:/mingw516/bin/../lib/gcc -Lc:/mingw516/bin/../lib/gcc/mingw32/3.4.5/../../../../mingw32/lib -Lc:/mingw516/bin/../lib/gcc/mingw32/3.4.5/../../.. -lmingw32 -lgcc -lmoldname -lmingwex -lmsvcrt -luser32 -lkernel32 -ladvapi32 -lshell32 -lmingw32 -lgcc -lmoldname -lmingwex -lmsvcrt

[6]これで、以下のようにすると、 hello.c から hello.exe が作られるはずです。
```
prompt>mcc hello
```
このhello.exeは1.5KBで、その内訳はヘッダ512バイト、.textのイメージデータが512バイト、.idataのイメージが512バイトになっています。

[Q]どうやってこの結論にたどり着いたのか？
[A]なんか適当に調べてみたら mainCRTStartup が真のエントリポイントらしいことがわかりました。それでスタートアップ処理としてやらなければいけないことがいろいろあるんだろうなと思いましたが、C言語でよければ（つまりC++でなければ）、__getmainargs()を呼びさえすれば何とかなりそうだと分かりました。この謎の関数については、数年前に偶然に見つけていました。この関数は単にargcやargvのセットアップをしてくれるだけではなく、なんか必須の初期化処理か何かも一緒にやってくれているようです。だから引数を利用しないアプリでもやっておいた方がよさそうな感じです（たぶん）。

[Q]mainをmmainに読み替えさせているようだけど、これは何のためにやっているのか？
[A]gccはmainという関数を見つけると特別扱いするようで、なんか謎の初期化関数呼び出しを最初に勝手に挿入してきます。それがなくても動くみたいなので、そんなおせっかいを回避するために、mainをmmainに読み替えさせています。

[Q]リンカスクリプトの書き方はどこで調べたの？
[A]あーそれは調べていません。a23_usm003の「2023.01.29 Sun #1」の回に書いた通り、
```
prompt>gcc --verbose hello.c -O3 -o hello.exe
```
でデフォルトを出力させて、そこから「たぶんここはC言語では使わないだろう」と思うところを削っていって、それでちょっとだけ並べ替えて作りました（.rdataが.textの中に入るように、.dataが.idataの中に入るように）。

[Q]ldのたくさんあるライブラリ指定リストはどうやって入手したの？
[A]これもa23_usm003の「2023.01.29 Sun #1」の回に書いた通り、
```
prompt>gcc --verbose hello.c -O3 -o hello.exe
```
ってやって取得しました。collect2.exe（＝ldの実体）への引数もこれで分かります。そのうちの.oファイルについては不要なもの（＝消してみても動作に支障がなかったもの）は全部消してサイズを節約しています。

[Q]なぜ.textの中に.rdataを入れるの？.dataをidataの中に入れる理由は？
[A].exeファイルのヘッダサイズは512バイトでアラインされるので、ヘッダが513バイトになってしまえば、ヘッダだけで1024バイトが消費されることになります。そして合計3セクションに抑えることができれば、ヘッダは512バイト以下になるのです。そうすると標準的な.text, .rdata, .data, .bss, .idataの5セクション方式だと、多すぎることになってしまいます。それで、属性が似ているもの同士をまとめて、.text, .idata, .bssの3つに集約しています。

[Q]なぜMinGWの最新版を使わずに、MinGW 5.1.6なんか使うの？
[A]これはa23_usm003の「2023.01.29 Sun #2」の回に書いた通り、最近のバージョンでは-Osを付けてもあまり小さくならないと分かったためです。

[Q]これ毎回やらないといけないの？
[A]いえいえ。一度作ってしまえば、それ以降は、 prompt>mcc hl1 とかで、HL-1のコンパイルにも使えます。ちなみにHL-1は2.0KBになります（びっくり！）。

[Q]これ本当に安全なの？削りすぎてうまく動かなくなる可能性は？
[A]心配なら使わないのが一番です。普通にやりましょう。バグが出た時も、まずは問題を切り分けるために、普通にコンパイル＆リンクして、そしてバグがなくなったのを確認してから mcc を使うようにします。うまくいかなくなったら、 mcc を使うのをやめましょう。

[Q]ここまで攻めるのなら.textの中に.idataも入れたらいいんじゃないの？そしたらセクションイメージが1個になるから、1.0KBの.exeファイルが実現するよ！
[A]なんと夢のあることを！うーん、writalbeの属性があっても実行権限をつけれるのかなあ。あとで試してみます。
- 試しました。うーん、やはり.textはreadonlyじゃなきゃいけないし、そしたら.idataが書き込めなくなってしまうので、最小は1.5KBが限界のように思われます・・・。ひとまず諦めます。

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2023.02.01 Wed #2

osdev-jpでこんな話を教えてもらいました！
- デモシーンにようこそ！超低容量プログラミングで遊ぶカルチャー
- https://jp.ign.com/cedec-2016/6411/news/
ここによると、「crinklerというPacker」がいいらしいです。UPXしか知らなかった私には、これはいい情報だ！
キーワードが分かれば検索していけます。この記事も勉強になりそうです。
- crinklerとvisual studio 2017で400byteのexeを作る
- https://nanka.hateblo.jp/entry/2018/07/01/034341
https://yosshin4004.github.io/ の中に「PC 4K Intro minify テクニック @ TDF2021（2021/12/12～）」がある。

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2023.02.02 Thu #1

小学生がMMLによる音楽再生に興味を持ったので、もっと簡単に音楽再生ができるように少し改造しました。

[改造前]
APlay *p = aOpenPlay(100000); // 適当な大きさのバッファ.
APlay_mml(p, 0, "CDEFEDCR EFGAGFER");
APlay_mml(p, 1, "R1R1     CDEFEDCR");
APlay_run(p);

[改造後]
PLAY "CDEFEDCR EFGAGFER"; PLAY1 "R1R1  CDEFEDCR"
→もはやワンライナーで十分。openもrunも自動でやる。

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こめんと欄

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