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diff --git a/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.xml b/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.xml index 352eba0..898d7ea 100644 --- a/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.xml +++ b/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.xml @@ -23,21 +23,21 @@ </info> <section xml:id="intro"> <title>はじめに</title> - <simpara> + <para> 本日開始された <link xl:href="https://phperkaigi.jp/2022/">PHPerKaigi 2022</link> の PHPer チャレンジにおいて、弊社 <link xl:href="https://www.dgcircus.com/">デジタルサーカス株式会社</link> の問題を 3問作成した。この記事では、これらの問題の解説をおこなう。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> リポジトリはこちら: <link xl:href="https://github.com/nsfisis/PHPerKaigi2022-tokens">https://github.com/nsfisis/PHPerKaigi2022-tokens</link> - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck"> <title>第1問 brainf_ck.php</title> - <simpara> + <para> ソースコードはこちら。実行には PHP 8.1 以上が必要なので注意。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ <?php @@ -111,31 +111,31 @@ ]); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> この問題は、単に適切なバージョンの PHP で動かせばトークンが得られる。 - </simpara> + </para> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary"> <title>解説</title> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--emoji"> <title>絵文字</title> - <simpara> + <para> まず目につくのは大量の絵文字だろう。 PHP は識別子に使用できる文字の範囲が広く、絵文字も使うことができる。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--brainfuck"> <title>プログラム全体</title> - <simpara> + <para> Brainf*ck のインタプリタとプログラムになっている。 Brainf*ck とは、難解プログラミング言語のひとつであり、ここで説明するよりも Wikipedia の該当ページを読んだ方がよい。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> <link xl:href="https://ja.wikipedia.org/wiki/Brainfuck">https://ja.wikipedia.org/wiki/Brainfuck</link> - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> なお、brainf*ck プログラムを普通の書き方で書くと、次のようになる。 - </simpara> + </para> <literallayout class="monospaced"> <![CDATA[ + + + + + + + + + + @@ -162,12 +162,12 @@ < . ]]> </literallayout> - <simpara> + <para> 実行結果はこちら: <link xl:href="https://ideone.com/22VWmb">https://ideone.com/22VWmb</link> - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> それぞれの絵文字で表された関数が、各命令に対応している。 - </simpara> + </para> <itemizedlist> <listitem><literal>$👉</literal>: <literal>></literal></listitem> <listitem><literal>$👈</literal>: <literal><</literal></listitem> @@ -177,51 +177,51 @@ <listitem><literal>$🤡</literal>: <literal>[</literal></listitem> <listitem><literal>$🎪</literal>: <literal>]</literal></listitem> </itemizedlist> - <simpara> + <para> <literal>,</literal> (入力) に対応する関数はない (このプログラムでは使わないので用意していない)。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> なお、<literal>$🐘</literal> はいわゆる main 関数であり、プログラムの実行部分である。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--emoji-selection"> <title>絵文字の選択</title> - <simpara> + <para> おおよそ意味に合致するよう選んでいるが、<literal>$🤡</literal> と <literal>$🎪</literal> は弊社デジタルサーカスにちなんでいる。 また、<literal>$🐘</literal> は PHP のマスコットの象に由来する。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--strict-types"> <title>strict_types</title> - <simpara> + <para> <literal>declare</literal> 文の <literal>strict_types</literal> に指定できるのは、<literal>0</literal> か <literal>1</literal> の数値リテラルだが、 <literal>0x0</literal> や <literal>0b1</literal> のような値も受け付ける。 今回は、PHP 8.1 から追加された、<literal>0O</literal> または <literal>0o</literal> から始まる八進数リテラルを使った。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--url"> <title>URL</title> - <simpara> + <para> ソースコードのライセンスを示したこの部分だが、 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> 完全に合法な PHP のコードである。 <literal>https:</literal> 部分はラベル、<literal>//</literal> 以降は行コメントになっている。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--numbers"> <title>リテラルなしで数値を生成する</title> - <simpara> + <para> ソースコード中に、ほとんど数値リテラルが書かれていないことにお気づきだろうか。 PHP では、型変換を利用することで任意の整数を作り出すことができる。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ assert(0 === +!![]); @@ -231,53 +231,53 @@ assert(10 === +(![].+!![])); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> <literal>[]</literal> に <literal>!</literal> を適用すると <literal>true</literal> が返ってくる。それに <literal>+</literal> を適用すると、<literal>bool</literal> から <literal>int</literal> ヘの型変換が走り、<literal>1</literal> が生成される。<literal>10</literal> はさらにトリッキーだ。まず <literal>1</literal> と <literal>0</literal> を作り、<literal>.</literal> で文字列として結合する (<literal>'10'</literal>)。これに <literal>+</literal> を適用すると、<literal>string</literal> から <literal>int</literal> への型変換が走り、<literal>10</literal> が生まれる (コード量に頓着しないなら、<literal>1</literal> を 10 個足し合わせてももちろん 10 が作れる)。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> また、<literal>error_reporting</literal> に指定しているのは <literal>-1</literal> である。 これは、<literal>!</literal> によって文字列を <literal>false</literal> にし、<literal>+</literal> によって <literal>false</literal> を <literal>0</literal> にし、さらにビット反転して <literal>-1</literal> にしている。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--conditionals"> <title><literal>if</literal> 文なしで条件分岐</title> - <simpara> + <para> 三項演算子ないし <literal>match</literal> 式を使うことで、<literal>if</literal> を一切書かずに条件分岐ができる。 また、<literal>&&</literal> / <literal>||</literal> も使えることがある。 遅延評価が不要なケースでは、<literal>[$t, $f][$cond]</literal> のような形で分岐することもできる。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q1-brainfuck--commentary--loops"> <title><literal>while</literal>、<literal>for</literal> 文なしでループ</title> - <simpara> + <para> 不動点コンビネータを使って無名再帰する (詳しい説明は省略する。これらの単語で検索してほしい)。 ここでは、一般に Z コンビネータとして知られるものを使った (<literal>$z</literal>)。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> 実際のところ、<literal>$🤡</literal> や <literal>$🎪</literal>、<literal>$🐘</literal> は、一度 Scheme (Lisp の一種) で書いてから PHP に翻訳する形で記述した。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> なお、PHP は末尾再帰の最適化をおこなわない (少なくとも今のところは) ので、 あまりに長い brainf*ck プログラムを書くとスタックオーバーフローする。 - </simpara> + </para> </section> </section> </section> <section xml:id="q2-riddle"> <title>第2問 riddle.php</title> - <simpara> + <para> ソースコードはこちら。実行には PHP 8.0 以上が必要なので注意。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ <?php @@ -316,19 +316,19 @@ } ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> さて、この問題はさきほどのように単純に実行しただけでは、謎のブロックが表示されるだけでトークンは得られない。 トークンを得るためには、ソースコードを読み、定数 <literal>N</literal> を特定する必要がある。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> ここでは、私の想定解を解説する。 - </simpara> + </para> <section xml:id="q2-riddle--code-reading"> <title>読解</title> - <simpara> + <para> まずはソースコードを読んでいく。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ $token = [ @@ -336,77 +336,77 @@ ]; ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> 数値からなる <literal>$token</literal> があり、各要素をループしている。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ $x = $x ^ N; ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> まずは排他的論理和 (xor) を取り、 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ $x = sprintf('%025b', $x); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> 二進数に変換して、 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ $x = str_replace(search: ['0', '1'], replace: [' ', '#'], subject: $x); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> 0 を空白に、1 を <literal>#</literal> にし、 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ $x = implode("\n", str_split($x, length: 5)); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> 5文字ごとに区切ったあと、改行で結合している。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q2-riddle--hint"> <title>ヒント</title> - <simpara> + <para> 次に、ソースコードに書いてあるヒントを読んでいく。 - </simpara> + </para> <itemizedlist> <listitem><literal>N</literal> それ自体は、42 や 8128 といったような特別な意味を持たず、ランダムに決められている</listitem> <listitem><literal>$token</literal> の各要素は、1文字を表す</listitem> <listitem>1文字は 5x5 のセルからなる</listitem> <listitem>出力されるのは、完全な PHPer トークンである</listitem> </itemizedlist> - <simpara> + <para> ここで、PHPer トークンは必ず <literal>#</literal> 記号から始まることを思いだすと、 <literal>$token</literal> の最初の数字 <literal>0x14B499C</literal> は、変換の結果 <literal>#</literal> になるのではないかと予想される (なお、このことは、リポジトリの README ファイルに追加ヒントとして書かれている)。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q2-riddle--solve"> <title>解く</title> - <simpara> + <para> ここまでわかれば、あと一歩で解ける。すなわち、<literal>0x14B499C</literal> が <literal>#</literal> に変換されるような <literal>N</literal> を見つければよい。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> <literal>N</literal> は高々 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ assert(0 <= N && N <= 0b11111_11111_11111_11111_11111); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> なのでブルートフォースしてもよいが、ここではブルートフォースしない方法を紹介する。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ <?php @@ -427,9 +427,9 @@ " # # "); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> この一連の変換に対する逆変換を考えると、次のようになる。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ <?php @@ -450,16 +450,16 @@ echo "N = $n\n"; ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> これを実行すると、<literal>N</literal> が得られる。 - </simpara> + </para> </section> </section> <section xml:id="q3-toquine"> <title>第3問 toquine.php</title> - <simpara> + <para> ソースコードはこちら。 - </simpara> + </para> <programlisting language="php" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ <?php @@ -493,71 +493,71 @@ printf($s, $t, str_rot13("<<<'D'\n{$s}\nD"), implode(",\n", $ws)); ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> コメントにもあるとおり、次のようにして実行すれば答えがでてくる。 - </simpara> + </para> <programlisting language="shell-session" linenumbering="unnumbered"> <![CDATA[ $ php toquine.php | php | php | php | ... ]]> </programlisting> - <simpara> + <para> 実際にはもう少しパイプで繋げなければならない。 - </simpara> + </para> <section xml:id="q3-toquine--commentary"> <title>解説</title> <section xml:id="q3-toquine--commentary--quine"> <title>プログラム全体</title> - <simpara> + <para> コメントにもあるとおり、これは quine (風) のプログラムになっている。 Quine とは、自分のソースコードをそっくりそのまま出力するようなプログラムのことである。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> このプログラムは、実行すると自身とほとんど同じプログラムを出力する。 異なるのはトークンになっている部分のみである。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q3-toquine--commentary--tokens"> <title>トークン</title> - <simpara> + <para> <literal>$xs</literal> がトークンに対応している。変換のロジックは <literal>riddle.php</literal> とほぼ同じなので省略する。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q3-toquine--commentary--states"> <title>状態保持</title> - <simpara> + <para> トークンの何文字目まで出力したかを、ソースコードを変えずに (quine なので) 覚えておく必要がある。 このプログラムでは、トークンが出力されるとソースコードがだんだんと長くなっていくのを利用して、<literal><emphasis>LINE</emphasis></literal> から情報を取得している。 - </simpara> + </para> </section> <section xml:id="q3-toquine--commentary--rot-13"> <title>ROT 13</title> - <simpara> + <para> Quine は、素朴に書くとプログラムの一部が 2回記述されてしまう。 これがあまり美しくないので、<literal>toquine.php</literal> では、ROT 13 変換を使って難読化した。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> それにしてもなぜこんなものが標準ライブラリに……。 - </simpara> + </para> </section> </section> </section> <section xml:id="outro"> <title>おわりに</title> - <simpara> + <para> 解いていただいたみなさん、また、難易度調整につきあっていただいた社内のみなさん、ありがとうございました。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> 今回は直前に作りはじめたのもあり、3問だけかつ使い古されたネタばかりになってしまいましたが、 来年は 5問、より面白い問題を持っていきます。 - </simpara> - <simpara> + </para> + <para> 実はもう作りはじめているので、どうか来年もありますように……。 - </simpara> + </para> </section> </article> |