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diff --git a/vhosts/blog/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.dj b/vhosts/blog/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.dj deleted file mode 100644 index 39565833..00000000 --- a/vhosts/blog/content/posts/2022-04-09/phperkaigi-2022-tokens.dj +++ /dev/null @@ -1,492 +0,0 @@ ---- -[article] -uuid = "f4985d54-0907-4449-8101-0fcd382f9e02" -title = "PHPerKaigi 2022 トークン問題の解説" -description = "PHPerKaigi 2022 で私が作成した PHPer チャレンジ問題を解説する。" -tags = [ - "conference", - "php", - "phperkaigi", -] - -[[article.revisions]] -date = "2022-04-09" -remark = "公開" - -[[article.revisions]] -date = "2022-04-16" -remark = "2問目、3問目の解説を追加、1問目に加筆" ---- -{#intro} -# はじめに - -本日開始された [PHPerKaigi 2022](https://phperkaigi.jp/2022/) の PHPer -チャレンジにおいて、弊社 -[デジタルサーカス株式会社](https://www.dgcircus.com/) 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。 - -リポジトリはこちら: https://github.com/nsfisis/PHPerKaigi2022-tokens - -{#q1-brainfuck} -# 第1問 brainf_ck.php - -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。 - -{filename="brainf_ck.php"} -```php -<?php - -declare(strict_types=0O1); - -namespace Dgcircus\PHPerKaigi\Y2022; - -/** - * @todo - * Run this program to acquire a PHPer token. - */ - -https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ - -\error_reporting(~+!'We are hiring!'); - -$z = fn($f) => (fn($x) => $f(fn(...$xs) => $x($x)(...$xs)))(fn($x) => $f(fn(...$xs) => $x($x)(...$xs))); -$id = \spl_object_id(...); -$put = fn($c) => \printf('%c', $c); -$mm = fn($p, $n) => new \ArrayObject(\array_fill(+!![], $n, $p)); - -$👉 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => [++$mp, ++$pc]; -$👈 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => [--$mp, ++$pc]; -$👍 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => [$mp, ++$pc, ++$m[$mp]]; -$👎 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => [$mp, ++$pc, --$m[$mp]]; -$📝 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => [$mp, ++$pc, $put($m[$mp])]; -$🤡 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => match ($m[$mp]) { - +!![] => [$mp, $z(fn($loop) => fn($pc, $n) => match ($id($p[$pc])) { - $b => $loop(++$pc, ++$n), - $e => $n === +!![] ? ++$pc : $loop(++$pc, --$n), - default => $loop(++$pc, $n), - })($pc, -![])], - default => [$mp, ++$pc], -}; -$🎪 = fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => match ($m[$mp]) { - +!![] => [$mp, ++$pc], - default => [$mp, $z(fn($loop) => fn($pc, $n) => match ($id($p[$pc])) { - $e => $loop(--$pc, ++$n), - $b => $n === +!![] ? $pc+![] : $loop(--$pc, --$n), - default => $loop(--$pc, $n), - })($pc, -![])], -}; -$🐘 = fn($p) => $z(fn($loop) => fn($m, $p, $b, $e, $mp, $pc) => - isset($p[$pc]) && $loop($m, $p, $b, $e, ...($p[$pc]($m, $p, $b, $e, $mp, $pc))) -)($mm(+!![], +(![].![])), $p, $id($🤡), $id($🎪), +!![], +!![]); - -$🐘([ - $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, - $🤡, - $👉, $👍, $👍, $👍, - $👉, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, - $👉, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, - $👉, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, - $👈, $👈, $👈, $👈, $👎, - $🎪, - $👉, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $📝, - $👎, $👎, $📝, - $👉, $👎, $👎, $👎, $📝, - $👉, $👎, $👎, $👎, $📝, - $👎, $👎, $📝, - $👎, $📝, - $👈, $📝, - $👉, $👉, $👎, $👎, $📝, - $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $👍, $📝, - $👈, $👎, $👎, $👎, $👎, $📝, - $👈, $📝, - $👉, $👍, $👍, $📝, - $👉, $👎, $📝, - $👈, $📝, -]); -``` - -この問題は、単に適切なバージョンの PHP で動かせばトークンが得られる。 - -{#commentary} -## 解説 - -{#emoji} -### 絵文字 - -まず目につくのは大量の絵文字だろう。 PHP -は識別子に使用できる文字の範囲が広く、絵文字も使うことができる。 - -{#brainfuck} -### プログラム全体 - -Brainf\*ck のインタプリタとプログラムになっている。 Brainf\*ck -とは、難解プログラミング言語のひとつであり、ここで説明するよりも -Wikipedia の該当ページを読んだ方がよい。 - -https://ja.wikipedia.org/wiki/Brainfuck - -なお、brainf*ck プログラムを普通の書き方で書くと、次のようになる。 - -``` -+ + + + + + + + + + -[ - > + + + - > + + + + + - > + + + + + + + + + + + + - > + + + + + + + + + + - < < < < - -] -> + + + + + . -- - . -> - - - . -> - - - . -- - . -- . -< . -> > - - . -+ + + + + + + . -< - - - - . -< . -> + + . -> - . -< . -``` - -実行結果はこちら: https://ideone.com/22VWmb - -それぞれの絵文字で表された関数が、各命令に対応している。 - -* `$👉`: `>` -* `$👈`: `<` -* `$👍`: `+` -* `$👎`: `-` -* `$📝`: `.` -* `$🤡`: `[` -* `$🎪`: `]` - -`,` (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)。 - -なお、`$🐘` はいわゆる main 関数であり、プログラムの実行部分である。 - -{#emoji-selection} -### 絵文字の選択 - -おおよそ意味に合致するよう選んでいるが、`$🤡` と `$🎪` -は弊社デジタルサーカスにちなんでいる。 また、`$🐘` は PHP -のマスコットの象に由来する。 - -{#strict-types} -### strict_types - -`declare` 文の `strict_types` に指定できるのは、`0` か `1` -の数値リテラルだが、 `0x0` や `0b1` のような値も受け付ける。 今回は、PHP -8.1 から追加された、`0O` または `0o` から始まる八進数リテラルを使った。 - -{#url} -### URL - -ソースコードのライセンスを示したこの部分だが、 - -```php -https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ -``` - -完全に合法な PHP のコードである。 `https:` 部分はラベル、`//` -以降は行コメントになっている。 - -{#numbers} -### リテラルなしで数値を生成する - -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。 - -```php -assert(0 === +!![]); -assert(1 === +![]); -assert(2 === ![]+![]); -assert(3 === ![]+![]+![]); -assert(10 === +(![].+!![])); -``` - -`[]` に `!` を適用すると `true` が返ってくる。それに `+` -を適用すると、`bool` から `int` ヘの型変換が走り、`1` が生成される。`10` -はさらにトリッキーだ。まず `1` と `0` を作り、`.` で文字列として結合する -(`'10'`)。これに `+` を適用すると、`string` から `int` -への型変換が走り、`10` が生まれる (コード量に頓着しないなら、`1` を 10 -個足し合わせてももちろん 10 が作れる)。 - -また、`error_reporting` に指定しているのは `-1` である。 これは、`!` -によって文字列を `false` にし、`+` によって `false` を `0` -にし、さらにビット反転して `-1` にしている。 - -{#conditionals} -### `if` 文なしで条件分岐 - -三項演算子ないし `match` 式を使うことで、`if` -を一切書かずに条件分岐ができる。 また、`&&` / `||` も使えることがある。 -遅延評価が不要なケースでは、`[$t, $f][$cond]` -のような形で分岐することもできる。 - -{#loops} -### `while`、`for` 文なしでループ - -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 (`$z`)。 - -実際のところ、`$🤡` や `$🎪`、`$🐘` 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。 - -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。 - -{#q2-riddle} -# 第2問 riddle.php - -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。 - -{filename="riddle.php"} -```php -<?php - -/********************************************************* - * This program displays a PHPer token. * - * Guess 'N'. * - * * - * Hints: * - * - N itself has no special meaning, e.g., 42, 8128, * - * it is selected at random. * - * - Each element of $token represents a single letter. * - * - One letter consists of 5x5 cells. * - * - Remember, the output is a complete PHPer token. * - * * - * License: * - * https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ * - *********************************************************/ -const N = 0 /* Change it to your answer. */; -assert(0 <= N && N <= 0b11111_11111_11111_11111_11111); - -$token = [ - 0x14B499C, - 0x0BE34CC, 0x01C9C69, - 0x0ECA069, 0x01C2449, 0x0FDB166, 0x01C9C69, - 0x01C1C66, 0x0FC1C47, 0x01C1C66, - 0x10C5858, 0x1E4E3B8, 0x1A2F2F8, -]; -foreach ($token as $x) { - $x = $x ^ N; - - $x = sprintf('%025b', $x); - $x = str_replace(search: ['0', '1'], replace: [' ', '#'], subject: $x); - $x = implode("\n", str_split($x, length: 5)); - echo "{$x}\n\n"; -} -``` - -さて、この問題はさきほどのように単純に実行しただけでは、謎のブロックが表示されるだけでトークンは得られない。 -トークンを得るためには、ソースコードを読み、定数 `N` -を特定する必要がある。 - -ここでは、私の想定解を解説する。 - -{#code-reading} -## 読解 - -まずはソースコードを読んでいく。 - -```php -$token = [ - // 略 -]; -``` - -数値からなる `$token` があり、各要素をループしている。 - -```php -$x = $x ^ N; -``` - -まずは排他的論理和 (xor) を取り、 - -```php -$x = sprintf('%025b', $x); -``` - -二進数に変換して、 - -```php -$x = str_replace(search: ['0', '1'], replace: [' ', '#'], subject: $x); -``` - -0 を空白に、1 を `#` にし、 - -```php -$x = implode("\n", str_split($x, length: 5)); -``` - -5文字ごとに区切ったあと、改行で結合している。 - -{#hint} -## ヒント - -次に、ソースコードに書いてあるヒントを読んでいく。 - -* `N` それ自体は、42 や 8128 といったような特別な意味を持たず、ランダムに決められている -* `$token` の各要素は、1文字を表す -* 1文字は 5x5 のセルからなる -* 出力されるのは、完全な PHPer トークンである - -ここで、PHPer トークンは必ず `#` 記号から始まることを思いだすと、 -`$token` の最初の数字 `0x14B499C` は、変換の結果 `#` -になるのではないかと予想される (なお、このことは、リポジトリの README -ファイルに追加ヒントとして書かれている)。 - -{#solve} -## 解く - -ここまでわかれば、あと一歩で解ける。すなわち、`0x14B499C` が `#` -に変換されるような `N` を見つければよい。 - -`N` は高々 - -```php -assert(0 <= N && N <= 0b11111_11111_11111_11111_11111); -``` - -なのでブルートフォースしてもよいが、ここではブルートフォースしない方法を紹介する。 - -```php -<?php - -$x = 0x14B499C; - -$x = $x ^ N; - -$x = sprintf('%025b', $x); -$x = str_replace(search: ['0', '1'], replace: [' ', '#'], subject: $x); -$x = implode("\n", str_split($x, length: 5)); - -assert($x === -" # # \n" . -"#####\n" . -" # # \n" . -"#####\n" . -" # # "); -``` - -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。 - -```php -<?php - -$x = -" # # \n" . -"#####\n" . -" # # \n" . -"#####\n" . -" # # "; - -$x = implode('', explode("\n", $x)); -$x = str_replace(search: [' ', '#'], replace: ['0', '1'], subject: $x); -$x = bindec($x); - -$n = $x ^ 0x14B499C; - -echo "N = $n\n"; -``` - -これを実行すると、`N` が得られる。 - -{#q3-toquine} -# 第3問 toquine.php - -ソースコードはこちら。 - -{filename="toquine.php"} -```php -<?php - -// License: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ -// This is a quine-like program to generate a PHPer token. -// Execute it like this: php toquine.php | php | php | php | ... - -$s = <<<'Q' -<?cuc -// Yvprafr: uggcf://perngvirpbzzbaf.bet/choyvpqbznva/mreb/1.0/ -// Guvf vf n dhvar-yvxr cebtenz gb trarengr n CUCre gbxra. -// Rkrphgr vg yvxr guvf: cuc gbdhvar.cuc | cuc | cuc | cuc | ... -%f$f = %f; -$f = fge_ebg13($f); $kf = [ -%f, -]; -$g = ahyy.snyfr; sbe ($v = 0; $v <= vagqvi(__YVAR__-035,6); ++$v) vs (!vffrg($kf[$v])) oernx; ryfr -$g .= vzcybqr("\a", fge_fcyvg(fge_ercynpr(['0','1'], [' ','##'], fcevags(pue(37) . '025o', $kf[$v])), 012)) . "\a\a"; -$jf = neenl_znc(sa($j) => vzcybqr(', ', $j), neenl_puhax(neenl_znc(sa($k) => fcevags('0k' . pue(37) . '07K', $k), $kf), 10)); -cevags($f, $g, fge_ebg13("<<<'Q'\a{$f}\aQ"), vzcybqr(",\a", $jf)); -Q; -$s = str_rot13($s); $xs = [ -0x0AFABEA, 0x1F294A7, 0x1F2109F, 0x1F294A7, 0x0002800, 0x1F2109F, 0x0117041, 0x1F294A7, 0x1FAD6B5, 0x1F295B7, -0x010FC21, 0x1FAD6B5, 0x1151151, 0x010FC21, 0x1F294A7, 0x1F295B7, 0x1FAD6B5, 0x1F294A7, 0x1F295B7, 0x1F8C63F, -0x1F8C631, 0x1FAD6B5, 0x17AD6BD, 0x17AD6BD, 0x1F8C63F, 0x1F295B7, -]; -$t = null.false; for ($i = 0; $i <= intdiv(__LINE__-035,6); ++$i) if (!isset($xs[$i])) break; else -$t .= implode("\n", str_split(str_replace(['0','1'], [' ','##'], sprintf(chr(37) . '025b', $xs[$i])), 012)) . "\n\n"; -$ws = array_map(fn($w) => implode(', ', $w), array_chunk(array_map(fn($x) => sprintf('0x' . chr(37) . '07X', $x), $xs), 10)); -printf($s, $t, str_rot13("<<<'D'\n{$s}\nD"), implode(",\n", $ws)); -``` - -コメントにもあるとおり、次のようにして実行すれば答えがでてくる。 - -```shell-session -$ php toquine.php | php | php | php | ... -``` - -実際にはもう少しパイプで繋げなければならない。 - -{#commentary} -## 解説 - -{#quine} -### プログラム全体 - -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。 - -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。 - -{#tokens} -### トークン - -`$xs` がトークンに対応している。変換のロジックは `riddle.php` -とほぼ同じなので省略する。 - -{#states} -### 状態保持 - -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、`__LINE__` -から情報を取得している。 - -{#rot-13} -### ROT 13 - -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、`toquine.php` では、ROT 13 -変換を使って難読化した。 - -それにしてもなぜこんなものが標準ライブラリに……。 - -{#outro} -# おわりに - -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。 - -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。 - -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……。 |