目次: C言語とlibc
コンピュータで負の値を表現するときは「2の補数を使います」と習った方は多いと思います。C言語もそうでしょうか?
答えは「いいえ。そして、はい。」です。
「いいえ。」の方は、整数型intやlongです。これらの型は2の補数とは限りません。sign and magnitudeや、1の補数表現が許されます。符号と値だけでなく、意味のないビット(パディングビット)の存在も許されています。C11 committee draftの6.2.6.2の定義を見ましょう。
6.2.6.2 Integer types 1 (unsigned系の話なので省略) 2 For signed integer types, the bits of the object representation shall be divided into three groups: value bits, padding bits, and the sign bit. There need not be any padding bits; signed char shall not have any padding bits. There shall be exactly one sign bit. Each bit that is a value bit shall have the same value as the same bit in the object representation of the corresponding unsigned type (if there are M value bits in the signed type and N in the unsigned type, then M <= N). If the sign bit is zero, it shall not affect the resulting value. If the sign bit is one, the value shall be modified in one of the following ways: - the corresponding value with sign bit 0 is negated (sign and magnitude); - the sign bit has the value -(2^M ) (two’s complement); - the sign bit has the value -(2^M - 1) (ones’ complement). Which of these applies is implementation-defined, as is whether the value with sign bit 1 and all value bits zero (for the first two), or with sign bit and all value bits 1 (for one's complement), is a trap representation or a normal value. In the case of sign and magnitude and ones’ complement, if this representation is a normal value it is called a negative zero.
この節は何を言っているのかすこぶるわかりにくいので、ざっくり和訳と具体例を載せます。わかりやすくなっていると嬉しいです。間違いがあったら教えていただけると嬉しいです。
6.2.6.2 Integer types 1省略 2符号付き整数型の場合、オブジェクト表現のビットは、値ビット、パディングビット、符号ビットの3つのグループに分けなければならない。 パディングビットは持っても持たなくても構わないが、符号付きchar型はパディングビットをもってはならない。符号ビットは1ビットで なければならない。値ビットの各ビットは、対応する符号なし型のオブジェクト表現と同じビットでなければならない。 (もし符号付き型にMビットの値ビットがあって、符号なし型にNビットの値ビットがあるなら、M <= Nである) 符号ビットが0なら結果の値には影響しない。符号ビットが1なら、値は次のいずれかの方法で修正されなければならない。 - 符号ビットが0の時の値がそのまま負の値(sign and magnitude) (例) 10000000 -> -0 ←負のゼロ、もしくはトラップ 10000001 -> -1 10000010 -> -2 ... 11111101 -> -125 11111110 -> -126 11111111 -> -127 - 符号ビットが -(2^M) の値(2の補数) (例) 10000000 -> -128 10000001 -> -127 10000010 -> -126 ... 11111101 -> -3 11111110 -> -2 11111111 -> -1 - 符号ビットが -(2^M - 1) の値(1の補数) (例) 10000000 -> -127 10000001 -> -126 10000010 -> -125 ... 11111101 -> -2 11111110 -> -1 11111111 -> -0 ←負のゼロ、もしくはトラップ このうちどれを適用するかは実装依存である。符号ビットが1で値ビットが全て0(sign and magnitudeと2の補数のとき)、 もしくは符号ビットと値ビットが全て1(1の補数のとき)を持つ値が、トラップ表現か正常な表現かについても同様に実装依存である。 sign and magnitudeと1の補数の場合は、この表現を正常な値とするなら、その値は「負のゼロ(negative zero)」と 呼ばれる。
負の値を表現する方法はいくつかあって、今はほぼ全てのアーキテクチャで2の補数が一般的です。しかし古いアーキテクチャではsign and magnitudeや1の補数を採用していたものがあったのかもしれませんね。
「はい。」の方は、C99で登場した新しい整数型(intN_tのような型)です。こちらは2の補数、パディングビットなしの割り切った仕様です。しかし一般的に良く使われているint8_t, int16_t, int32_tが必ず使えるとは限らないことに注意が必要です。
7.20.1.1 Exact-width integer types 1 The typedef name intN_t designates a signed integer type with width N, no padding bits, and a two's complement representation. Thus, int8_t denotes such a signed integer type with a width of exactly 8 bits. 2 The typedef name uintN_t designates an unsigned integer type with width N and no padding bits. Thus, uint24_t denotes such an unsigned integer type with a width of exactly 24 bits. 3 These types are optional. However, if an implementation provides integer types with widths of 8, 16, 32, or 64 bits, no padding bits, and (for the signed types) that have a two's complement representation, it shall define the corresponding typedef names. (ざっくり和訳) 1型名intN_tは、幅N、パディングビットなし、2の補数表現の符号付き整数型であることを示す。 したがってint8_tは、幅が正確に8ビットの符号付き整数型を示す。 2型名uintN_tは、幅N、パディングビットなし、2の補数表現の符号なし整数型であることを示す。 したがってuint24_tは、幅が正確に24ビットの符号付き整数型を示す。 3これらの型はオプションである。しかし実装が8, 16, 32, 64ビット、パディングビットなし、 2の補数表現(符号付きの場合)を持つ整数型を提供する場合は、対応するtypedef名を定義しなければならない。
現代のアーキテクチャに合わせてsign and magnitudeと1の補数をバッサリ切った雰囲気を感じます。仕様で気になるのは3ですね。optionalで実装依存とおっしゃっています。これは困ります……。
確実を期すならint_least32_t(規格上requiredなので)を使えば良いですが、最低でも32bitだと仕様として不便です。本当は何bitですか?を求める処理を書かねばならないでしょう。名前も長くて使いにくいですし。
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ノートPC用のCPUの動作周波数は多数設定できましたが、デスクトップ用のCPUはどんなもんでしょうか?電源オプション - プロセッサの電源管理 - 最大のプロセッサの状態、もしくはプロセッサパフォーマンスの向上モードを変更し、何段階の動作周波数が設定できるか試します。家のデスクトップPCのCPUはRyzen 7 2700、OSはWindows 10です。
ちなみに初期状態だとTurboBoostをON/OFFする設定が表示されません。設定変更するためにはレジストリを変更する必要があります(2020年7月9日の日記参照)。
結果はこんな感じ。動作周波数、フル稼働時のCPU温度(稼働1分くらい、リテールクーラー使用)、CPU-ZのScoreを示します。ScoreはCPU-Zのマルチスレッドベンチマークで何点くらい出るか?を意味する数字です。CPU性能の参考まで。
ノートPCのCore i5 8250Uは7段階ありましたが、デスクトップPC向けは4段階でした。微妙な数ですね、多くも少なくもないです。デスクトップPCはノートPCほど細かく節電する必要もないし、動作周波数の設定を多くする必要はないのでしょう。
今日は中秋の名月だそうです。手持ちのコンデジ(CASIO EX-ZR1300)のズームを最大にして月を撮影しました。
満月は非常に明るくて、ISO 80、シャッタースピード1/50のような普通なら夜の写真に使わない暗い設定でもばっちり映りました。月のクレーターを認識できるくらいの写真が撮れます。
三脚を使わなかった割にはブレなかったと思います。カメラの手ブレ補正スゴイな〜。プレビューではもっと鮮明に映ったように見えたものの、切り抜いてみるとややボンヤリしていますね……。ズームの倍率も光学12.5倍ですし、撮影者の腕的にもこんなもんですかね。
私が今使っているグラフィックスカードはMSI製で、オーバークロック用ツールMSI Afterburnerが使えます(MSI Afterburner公式サイトへのリンク)。他社製のグラフィクスカードでも類似のツール(ASUS GPU TweakIIなど)が公開されていると思います。
ツールの名前からしてコアクロックやメモリバスクロックを上げるのが主な目的だと思いますが、逆に下げる方向に使うこともできます。
GeForce RTX 3060の性能をフルに必要とするゲームばかりではありませんし、あえてクロックを下げて負荷軽減、省エネ&温度を低目に保てたら良いな〜くらいの期待です。残念ながらGPU温度を見ている限りでは、効き目はあまりなさそうですが……まあ気休めに。
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ノートPCは下記のようなセキュリティ設定で運用している人が多いと思います。会社のPCもこういう設定が多いと思います。
この設定はセキュリティ上は素晴らしいです。ただし展示で使うときはちょっと困るんですよね……。自分のアカウントで画面ロックが掛かると、当然自分しか解除ができませんから自分がPCの前を離れられなくなります。
展示のためだけにセキュリティ設定を緩めるのも何だかイマイチですし、一時的に使える方法はないか?と思ったらありました。ヒントはPowerPointの全画面表示で、スライドショーを開始するとWindowsの画面ロックは発動しないのです。ほほう。
PowerPointに画面ロックの妨害ができるなら、そこらのアプリでも画面ロックの妨害を実現できるはずです。
どのWindowsのAPIを呼んだらいいのか?と思って調べていましたが、JavaScriptで手軽に実現する手段がありました。今のところChrome限定っぽいですが、
function addEvent(obj, name_event, func_event)
{
var func_prev = obj[name_event];
if (func_event == null) {
return;
}
if (func_prev == null) {
obj[name_event] = function() { func_event(); };
} else {
obj[name_event] = function() { func_prev(); func_event(); };
}
}
function f_resolve()
{
var statusElem = document.getElementById('status');
statusElem.textContent += 'Success. ';
}
function f_reject()
{
var statusElem = document.getElementById('status');
statusElem.textContent += 'Rejected. ';
}
function f_release()
{
var statusElem = document.getElementById('status');
statusElem.textContent += 'Released. ';
}
function testWakeLock()
{
var statusElem = document.getElementById('status');
var isSupported = false;
if ('wakeLock' in navigator) {
isSupported = true;
statusElem.textContent += 'Support wakeLock. ';
} else {
statusElem.textContent += 'Not support wakeLock. ';
return;
}
var wakeLock = null;
try {
wakeLock = navigator.wakeLock.request('screen');
} catch (err) {
statusElem.textContent += `${err.name}, ${err.message}`;
}
statusElem.textContent += 'Request. ';
wakeLock.then(f_resolve, f_reject);
wakeLock.addEventListener('release', f_release);
}
addEvent(window, "onload", testWakeLock);
この画面起動ロック(MDNへのリンク)機能を使うと、タブを切り替えたりしない限り画面ロックを妨害できるようです。
私の環境で試した限りでは、なぜかReleaseイベントが一切来ないのと、ブラウザをバックグラウンドに持っていくと動作が不安定(たまに効かない = 画面ロックしてしまう)ですが、一応効き目がありました。
画面起動ロックが効いているかどうかはpowercfgを使うとわかります。管理者モードでコマンドプロンプトを起動しpowercfg /requestsと /requestsoverrideを実行します(powercfgのヘルプ)。私の環境では /requestsの方に表示されていました。
C:\Windows\system32>powercfg /requests DISPLAY: [PROCESS] \Device\HarddiskVolume3\Program Files\Google\Chrome\Application\chrome.exe Blink Wake Lock SYSTEM: なし。 AWAYMODE: なし。 実行: なし。 PERFBOOST: なし。 ACTIVELOCKSCREEN: なし。
先ほどのスクリプトを実行したタブを切り替えると、
C:\Windows\system32>powercfg /requests DISPLAY: なし。 SYSTEM: なし。 AWAYMODE: なし。 実行: なし。 PERFBOOST: なし。 ACTIVELOCKSCREEN: なし。
となるはず、です。
在宅勤務の時、会社のWindowsノートPC(常時コミュニケーション用のツールが入っている)がすぐに画面ロックしてしまって、コミュニケーションツールにアクセスしづらいのと非常にウザくて困ってました。画面ロックを無効にもできなくて困っていたんですが、画面起動ロックで画面ロックを妨害できるようになってだいぶ使いやすくなりました。
画面ロックを仕込んだページを作られたら、画面ロックできなくなるんですかね?どうなるんだろうな?(追記: ローカルファイルじゃないと動作しませんでした)まあ、時限式の画面ロックに頼って、PCの前から立ち去るような運用はそもそも論外なのですが……。
理屈は良いので動くものがほしいせっかちな方へお送りします。 動作するページへのリンクです。注意点はネットワーク上のサイトでは機能しません(Not supportになります)ので、ローカルにダウンロードしてから開いてください。
不安な方はローカルに保存して開く前に中身をご確認ください。もしくは上記のスクリプトを見て&理解してご自身でページを作成くださいませ。
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先日(2022年9月19日の日記参照)はJavaScriptと画面起動ロックAPI(Screen Wake Lock API)にてWindows PCの画面ロックを妨害する方法を紹介しました。
今回はWindows API(SetThreadExecutionState)を使って同様の機能を実現します。詳細はMicrosoftのAPIドキュメント(SetThreadExecutionState function (winbase.h) - Microsoft Learn)と、スリープに関する日本語の解説(システム スリープ条件 - Microsoft Learn)が参考になります。
そういえばWindows APIのドキュメント、今の名前はMicrosoft Learnになっていますね。昔はMSDN OnlineとかMicrosoft Docsとか呼ばれてた気がしますが、統合されて消えてしまったのかな……?
さておきコードはこんな感じです。簡単すぎるのでわざわざ載せるまでもないですけども。
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <winbase.h>
int main()
{
EXECUTION_STATE r;
r = SetThreadExecutionState(ES_CONTINUOUS | ES_AWAYMODE_REQUIRED);
if (r == NULL) {
std::cout << "failed!" << std::endl;
}
std::string hoge;
std::cin >> hoge;
return 0;
}
アプリケーション実行中にpowercfgでチェックすると、こんな風になるはずです。なおpowercfgを実行するには管理者権限でコマンドプロンプトを起動する必要があります。アプリケーション名は適当に読み替えてください。
C:\Windows\system32>powercfg /requests DISPLAY: なし。 SYSTEM: なし。 AWAYMODE: [PROCESS] \Device\HarddiskVolume3\dat\projects\c\ConsoleApplication1\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe 実行: なし。 PERFBOOST: なし。 ACTIVELOCKSCREEN: なし。
画面起動ロックAPIはDISPLAYモードを要求していましたが、今回はAWAYMODEを要求しているので違うカテゴリに表示されています。もちろんAPIの引数を適切に変更すればDISPLAYも要求できます。
画面ロックの妨害機能のユーザーは意外と多いです。前回挙げたPowerPointの他に、Teamsのような会議アプリケーション、メディアプレーヤーなども使っているようです。個人的に意外だったものとしてはセットアッププログラムです。
例えば、下記はVisual Studioのセットアップ中にpowercfgを実行した結果です。
C:\Windows\system32>powercfg /requests DISPLAY: なし。 SYSTEM: なし。 AWAYMODE: なし。 実行: [PROCESS] \Device\HarddiskVolume3\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\setup.exe Visual Studioインストーラー PERFBOOST: なし。 ACTIVELOCKSCREEN: なし。
普通はセットアップ中にスリープされることなんて想定していませんから、セットアップがエラーになる可能性があります。不都合が起きなかったとしても、スリープ中はセットアップが進みません。と、考えると時間がかかるセットアップ中にスリープを妨害するのは筋が通ってますね。
ニンテンドーのポイントが期限切れになるぞよ、とメールが来ていたのでゼルダの伝説スカイウォードソードに出てくるボム袋を模した巾着をもらいました。思っていたよりでかい。
ゼルダの伝説はほとんどやったことがなくて、家に届いた巾着を見ても何の模様かわからなかったのですが、奥さんに見せたら一発で「あ!ボム袋だ!」って気づいてました。ゲーム画面のキャプチャを観ると思っていたより再現度が高いです(ゲームのボム袋の方がもう少し背が低いくらい)。良いですね。
なぜかシューティングの練習で使うフロンガス缶のサイズと、この巾着のサイズが超ぴったりでした。フロンガス缶はそんなに種類があるわけじゃない(マルイ、レイラックス、サンダーシュート、ウッドランドがメジャーどころ?)し、同じ種類のガス缶を使っている人も多くて紛らわしいので、こういう個性的&コンパクトな袋はありがたいです。
メモ: 技術系?の話はFacebookから転記しておくことにした。色々と加筆修正。
だいぶ周回遅れですが、リコリス・リコイルの最終回を見てました。最終回に限らず銃撃アクションはどの回も良かったな〜と思います。設定はイマイチ良くわからないですけど、あまり気にしても仕方ないです。それはさておき。ニコニコ動画は、
があって、有料版はちょっと変わってるらしいので、試しに契約してみました。サブスクリプション方式でした、月額440円だそうです。
現在のニコニコ動画の配信方式はHLS(HTTP Live Streaming, 規格は RFC8216 にて規定)といいまして、MPEG2-TSファイルを細かく(3〜10秒程度)分割して、クライアントから再生要求された位置から順に送るだけのシンプルな方式です。MPEG2-TSの弱点はインデックスなどの情報が一切なくてサーチが大変なことですが、あらかじめ分割しているため苦労してサーチをする必要がありません。
ちなみにリコリス・リコイルの無料放送版の場合、コーデックは見ての通りでFull HDじゃないです……。有料版でもHD 720pですから、画質が気になる方にはイマイチかもしれません。他のアニメも同じなのでしょうか?調べていないのでわかりませんけど。
HLSではプレイリスト(ファイル名が*.m3u8)も一緒に送られてきて、リストにTSファイル名が全て載っています。プレイリストにあるTSを順番にダウンロードし、単純連結するだけで動画全体のTSファイルが引っこ抜けます。これはセキュリティホールとかではなく元々HLSはこういう仕様です。
有料版も同様にHLSで配信されていますがAES-128-CBC暗号化されていて、TSファイルを引っこ抜いても再生できません。しかしなぜか無料版は暗号化されておらずTSファイルを引っこ抜くと再生できてしまいます。設定ミス……?わざと?まあどっちでもいいですけど。
キャプチャだとわかりにくいかもしれませんが、右下に「ニコニコ」の透かしが入っています。有料版は入っていません。
TSファイルのサイズを比較(AES-128-CBC暗号化でファイルサイズは変化しないので、この比較には意味がある)してみましょうか。使ったのはリコリス・リコイル最終話です。
有料版(dアニメ支店版)は100MBくらい小さいです。無料版は先ほど説明したように右下に透かしを入れるために再エンコードしていると思いますが、再エンコードだけでは説明できないほどサイズが違います。なんで?と思って調べてみたら、どうやら、
になっているようです。オープニングのエレベータが降りていくシーンが非常にわかりやすいです。高速(120fpsとか)で動画が撮れるカメラを使うと、無料版は5コマに1回、画が止まることがわかります。
有料版(24fps)が
1 2 3 4 5 6 7 8
このような出方だとして、無料版(30fps)は
1 2 3 4 4 5 6 7 8 8
みたいな出方をします。
意図通りか間違えたか知りませんが、無料版だけ30fpsに変換しているためファイルサイズがやたらデカいようで、暗号化もされていません。どちらかといえば無料版の方が不思議な作りですね。
メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。色々と加筆修正。
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