誰でもできるコード開発 #10#

はじめに#

今回の内容は以下の記事の続きになります。

誰でもできるコード開発 #9

この記事を読むにあたって必ず目を通して理解しておいてください。

コードの意味を理解しよう#

今回は、昔実装した 5.4.0 のスペシャルをリアルタイムに変更するコードを改良していきます。

以前書いたコードは次のようなアセンブラでした。

0104C94C STP X29, X30, [SP, #-0x10]!
0104C950 MOV X29, SP
0104C954 ADRP X0, #0x1CB1000
0104C958 LDR X0, [X0, #0xCF8]
0104C95C LDR X0, [X0]
0104C960 BL #0x9A3CC
0104C964 LDR X1, [X0, #0x450]
0104C968 CMP X1, #13
0104C96C LDR X1, [X0, #0x450]
0104C970 ADD X2, X1, #1
0104C974 CSEL X1, X2, XZR, LO
0104C978 STR X1, [X0, #0x450]
0104C97C OP
0104C980 NOP
0104C984 NOP
0104C988 NOP
0104C98C NOP
0104C990 LDP X29, X30, [SP], #0x10
0104C994 RET

::: tip 二回 LDR 命令を読み込んでいる理由

自分の前書いた記事によると、CMP X1, #13を実行した時点で X1 レジスタの値が変わってしまうからだという。

が、ドキュメントを読むと減算結果自体は利用せず、単に NZCV レジスタのビットを更新するだけだと書いてある。

ドキュメントが正しいような気はするのだが、手元で確認できないため二回書くコードをそのまま採用した。

:::

コードを読めば一番めんどくさいのがCSEL X1, X2, XZR, LOということがわかる。

IF 文を使って書こうとするとこのように長くなってしまうのだが、三項演算子を使えばスマートに書ける。

基本的にどのプログラミング言語も三項演算子をサポートしており、IF 文よりも簡潔に書ける場合が多いので覚えておくと良い。

if (X1 % 2 == 0) {
  X0 = TRUE;
} else {
  X0 = FALSE;
}

CSEL の使い方#

そして先程書いた CSEL というのは IF 文というよりは、三項演算子に近い考え方ができる。

コード内ではCSEL X1, X2, XZR, LOという命令が出てきたが、これは C 言語風にX1 = NZCV is LO ? X2 : XZRという三項演算子に変換できる。

つまり「NZCV が LO なら X1 = X2 とし、LO でないなら X1 = XZR とする」という意味になる。

XZR というのは読み込めば常に 0 を返すゼロレジスタと呼ばれるものなので「NZCV が LO なら X1 = X2 とし、LO でないなら X1 = 0 とする」と読み替えても良い。

ここまでの流れ#

話がややこしくなってきたので、ここで一旦まとめてみます。

• CSEL X1, X2, XZR, LOが条件文になっている
• 条件文といえば IF 文が思い浮かぶが、これはどちらかといえば三項演算子に近い
• 三項演算子はX0 = (CONDITION ? VALUE IF TRUE : VALUE IF FALSE)という書き方をする

この三項演算子は以下の IF 文と等価である。

if (CONDITION == TRUE) {
  X0 = TRUE;
} else {
  X0 = FALSE;
}

• CSEL X1, X2, XZR, LOは三項演算子に変換するとX1 = NZCV is LO ? X2 : XZRとなる
  • NZCV は条件フラグレジスタ
  • LO はサフィックスを意味する
  • NZCV レジスタの LO 判定が TRUE なら X2、FALSE なら XZR を返す

じゃあ「NZCV の LO 判定」とは何なのか、ということですね。

ここでさっきの上の表を見れば「LO 判定」というのは「キャリーフラグが 0 かどうか」というところしか見ていません。

「え、でもキャリーフラグなんてどこでも弄ってないよ」と思うかもしれませんが、実はCMP X1, #13を実行したときにこっそり更新されていたのです。

if (X1 < 13) {
  X1 = X2; // X2 = X1 + 1
} else {
  X1 = XZR; // XZR = 0
}

コードを修正しよう#

スプラトゥーン 2 におけるスペシャルの内容と ID は以下の表のようになっています。

前回のコードではスペシャル ID を 1 ずつズラし、13 まで増えると 0 に戻すという処理をしていましたが、そうしないと 14 番目の空っぽのデータにアクセスしてゲームがクラッシュしてしまっていたからです。

で、前回はガチホコまでスペシャルを移動させたら 0 のマルチミサイルに戻すという処理をしていたので、17, 18, 19 の ID を持つナイスダマやウルトラハンコに変更することができませんでした。

今回はコードを改良してナイスダマなどにも変更できるようにします。

ただ、15, 16 はパッと見た感じプレイヤーが使えそうなスペシャルではないのでここでは考えないものとします。

いきなりアセンブラを書くのは難しいので、まずはフローチャートから考えてみましょう。

要するに 13 のときと 19 のときで二回条件文を書けば良いことになります。

これを擬似コードで書くとこうなります。

else 節の中でまた if 文を書かなければいけないことになります。

if (X1 == 13) {
  X1 = 17;
} else {
  if (X1 == 19) {
    X1 == 0;
  } else {
    X1 = X1 + 1;
  }
}

これだとややこしいので、以下のように書き換えます。

if (X1 == 13) {
  X1 = 17;
} else {
  X1 = X1 + 1;
}

if (X1 == 20) {
  X1 = 0;
} else {
  X1 = X1
}

つまり、最初の IF 文で 17 にするか、1 を足すかを判定し、次の IF 文で 1 足された数が 20 かどうか（さっきまでの値が 19 だったかどうか）を判定しするというわけです。

こうすれば IF 文が入れ子にならないので簡単にかけます。

::: tip IF 文（条件文の入れ子）について

入れ子になった条件文は B（ジャンプ）命令などを使わないと書けないと思う、多分。

:::

まず、最初の IF 文は次のように書けます。

LDR X1, [X0, #0x450]
CMP X1, #13
ADD X2, X1, #1      // X2 = X1 + 1
MOV X3, #17         // X3 = 17
CSEL X1, X3, X2, EQ // X1 = X1 == 13 ? X3 : X2

X1 = X1 == 13 ? X3 : X2の部分はX2 = X1 + 1, X3 = 17ということがわかっているので、X1 = X1 == 13 ? 17 : X1 + 1と解釈できるので「13 以外なら 1 を足し、13 なら 17 にする」というコードが実装できます。

次の IF 文は「20 以下ならそのまま、そうでないなら 0」というコードを書けば良いです。

0 にするのはゼロレジスタである XZR が使えるので、

CMP X1, #20
CSEL X1, X1, XZR, LO // X1 = X1 < 20 ? X1 : XZR

と書くことができます。

つまり、これら二つをまとめると以下のコードになります。

LDR X1, [X0, #0x450]
CMP X1, #13
ADD X2, X1, #1
MOV X3, #17
CSEL X1, X3, X2, EQ
CMP X1, #20
CSEL X1, X1, XZR, LO

コードを書く#

ここまでをまとめると次のようにかけることになります。

0104C94C STP X29, X30, [SP, #-0x10]!
0104C950 MOV X29, SP
0104C954 ADRP X0, #0x01CB1000
0104C958 LDR X0, [X0, #0xCF8]
0104C95C LDR X0, [X0]
0104C960 BL #0x9A3CC
0104C964 LDR X1, [X0, #0x450]
0104C968 CMP X1, #13
0104C96C ADD X2, X1, #1
0104C970 MOV X3, #17
0104C974 CSEL X1, X3, X2, EQ
0104C978 CMP X1, #20
0104C97C CSEL X1, X1, XZR, LO
0104C980 STR X1, [X0, #0x450]
0104C984 NOP
0104C988 NOP
0104C98C NOP
0104C990 LDP X29, X30, [SP], #0x10
0104C994 RET

あとはこれをOnline ARM to HEX Converterに突っ込んであげればおしまいです。

::: danger BL 命令がズレる件について

Online ARM to HEX Converterで BL 命令を変換するとナゾのオフセットがついて変換したコードがバグってしまうので BL 命令だけは必ず単体で変換するようにしましょう。

:::

// Change Special by Signal (5.4.0) [tkgling]
@disabled
0104C94C FD7BBFA9 // STP X29, X30, [SP, #-0x10]!
0104C950 FD030091 // MOV X29, SP
0104C954 80E500B0 // ADRP X0, #0x01CB1000
0104C958 007C46F9 // LDR X0, [X0, #0xCF8]
0104C95C 000040F9 // LDR X0, [X0]
0104C960 F3680294 // BL #0x9A3CC
0104C964 012842F9 // LDR X1, [X0, #0x450]
0104C968 3F3400F1 // CMP X1, #13
0104C96C 22040091 // ADD X2, X1, #1
0104C970 230280D2 // MOV X3, #17
0104C974 4100839A // CSEL X1, X3, X2, EQ
0104C978 3F5000F1 // CMP X1, #20
0104C97C 21309F9A // CSEL X1, X1, XZR, LO
0104C980 012802F9 // STR X1, [X0, #0x450]
0104C984 1F2003D5 // NOP
0104C988 1F2003D5 // NOP
0104C98C 1F2003D5 // NOP
0104C990 FD7BC1A8 // LDP X29, X30, [SP], #0x10
0104C994 C0035FD6 // RET

ナイス玉やハンコへの切り替え、センパイキャノンも撃ててますね。

IF 文の書き方まとめ#

演算子の向きはどちらか一方だけ覚えておけばもう一方はレジスタを入れ替えるだけなので覚えなくても大丈夫だったりします。

課題#

以下のコードと同様の効果を持つコードを別のアセンブラで実装してください。

0104C968 3F3400F1 // CMP X1, #13
0104C96C 22040091 // ADD X2, X1, #1
0104C970 230280D2 // MOV X3, #17
0104C974 4100839A // CSEL X1, X3, X2, EQ
0104C978 3F5000F1 // CMP X1, #20
0104C97C 21309F9A // CSEL X1, X1, XZR, LO

命令数は増えても減ってもいいですが、空き命令があと三つしかないので最大九命令までとします。