core dumpでcode golf

core dumpでcode golfいかに短いコードでcore dumpさせるか野村裕佑(@yunomu11)

事の起こり私が管理してるサーバでcoreファイルがディスク容量を食いつぶすトラブルがあった解決策を打った試しにcore dumpするプログラム（C言語）を書いた「なんでそれでcore dumpするの？」って聞かれて、深く考えると面白いかもと思った

core dumpとはUNIX/Linux系OSの機能プロセス実行時のエラーにより、プロセスの動作継続が不可能だとOSが判断した時、プロセス強制終了と同時にメモリ内容などをディスクに書き込む書き込み先のファイルを通称coreと呼ぶ coreはプロセスの死体。死ぬ直前の情報（メモリ内容など）が詰まってる→バグ解析に役立つアクセス保護違反・存在しない命令・その他不整合 segmentation fault/bus error

要するにcore dumpとは不正な操作でプロセスが死ぬ時に起きる不正な操作とは：アクセス保護違反、不正な命令、ハードウェア故障、など………普通はプログラムのバグ

core dumpさせるためには実行時エラーが起きるプログラムを書いてプロセスを殺せばいいやってみたついでにgolfに挑戦してみた（C言語）

確実に殺す 32bit版UNIX/Linux系限定int main(){ Warningも出ない完璧なcode int *a; a = (int *) 0xc0000000; メモリの0xc0000000番地に *a = 0; 0を書き込む return 0;} size: 69bytes

なんで死ぬの0 32bit版UNIX/Linux系OS限定ユーザプロセスは4GBの仮想メモリを持つ領域 3GB以降の領域はOSが予約3G OSしかアクセス出来ない OS領域 → アクセス保護違反4G

ほぼ確実に殺すint main(){ 64bit版やWindowsでもいけるが、 int *a; 落ちない場合もある a = (int *) 0; *a = 0; メモリの0番地に0を書き込む return 0;} size: 60bytes

なんで死ぬの／死なないの仮想物理メモリメモリ物理メモリを細かく分割し、必要な時に必要な部分だけに割り当てる（仮想記憶）物理メモリが割り当てられていないアドレスにアクセスするとpagefault例外(page not presented)が起きる多くの場合、0番地には物理メモリを割り当てない Cでは存在しないアドレスを0と表現(NULL pointer) NULLにアクセスした時に確実にエラーにするため（一節では）

短くする(golf)int main(){ int *a; a = (int *) 0; *a = 0; 変数宣言と同時に初期化する。 return 0;} 基本中の基本int main(){ size: 56bytes int *a = (int *) 0; （実際にはこれを書いた） *a = 0; return 0;}

もっと短くするint main(){ int *a = (int *) 0; Warningを恐れない *a = 0; return 0; mainの戻り値省略(intになる)} キャスト省略(どうせ値は0だし)main() return省略(勝手にその時のeaxレ{ ジスタの値が返るようになる) int *a = 0; *a = 0; size: 33bytes}

もっともっと短くするmain() アドレスを初期化しない{ int *a = 0; 物理メモリの状況により適当な *a = 0; 値が入る} →適当なアドレスに書き込むことになるmain(){ 最近のOSでは0の事が多い int *a; (セキュリティ的観点で0初期化さ *a = 0; れる)} size: 29bytes

発想を変えるmain() 変数要らない疑惑{ int *a = 0; アドレス指定で値を直接書き込む *a = 0;} 演算子順位に注意キャストはポインタより強いmain(){ 良い子は *(int *) 0 = 0; *((int *) 0) = 0; } と書きましょう size: 28bytes

もっと発想を変えるゼロ除算例外の方が短くね？ゼロ除算はCPUが検出する例外main() 最適化でコードが消える事もある{ int i = 0 / 0; “int i=”を消してもコンパイルでき} るが”0/0”は実行されない size: 27bytes(そんなに短くならなかった) でも空白多いから可能性アリ？

余白を消すmain(){int*a;*a=0;} 可読性なんて二の次スペース、タブを可能な限りmain(){*(int*)0=0;} 消す改行も1バイト(削除対象)main(){int i=0/0;} size: 20bytes, 20bytes, 19bytes この辺が限界

さらに短くするためにもっと根本から発想を変える

そもそもmain()とはC言語プログラムのエントリポイント(入り口)crt0.oにより呼び出される(crt1.o, crt3.oなど色々) /usr/lib/bcc/{arch}/{ver}/crt?.o あたりにある(たぶん) gccのコンパイル時に自動的にリンクされる部品 OSから呼ばれるエントリポイント(start)がこの中に実行前の準備をする(シグナルハンドラ、引数、環境変数など)

crt0.oからのmain()呼び出し/* argc, argvなどの準備引数argc, argvを設定して*/ exit(main(argc, argv)); main()を呼び出すコンパイルpush %eax # argv main()の戻り値をexitに渡すpush %ebx # argccall main アセンブリにするとこんなadd $8, %esppush %eax # retval of main 感じ(as, i386)call exitadd $4, %esp

crt0.oからのmain()呼び出しの実態 mainという名前のグローバルシンボルを呼び出しているだけシンボル：変数名、関数名、ラベル、のようなもの C言語ではstaticなどをつけない関数・変数はグローバルシンボル関数と変数は本質的に同じものラベルの位置に命令があるかデータがあるか命令もデータもバイト列である事に変わりはない

mainを変数にする mainラベルを呼び出した先に2があるint main=2; i386系CPUに2と対応する命令がコンパイル存在しない（たぶん）main: .byte 2 無効オペコード例外 CPUのverにより通る可能性 ↓動いてしまう例↓ 定数はテキスト部に配置されるint main = 0xc3; 実行権限エラーにはならない main: ret 正確にはrodata部何もしない関数呼び出し size: 12bytes

もっとがんばるmain=2; グローバルシンボルの型は省略可能main: .byte 2 関数と同じ(たぶんintになる) ↑さっきと同じ↑ そもそもアセンブリ同じだし (もうプログラムに見えない) size: 8bytes

高級なエディタなんて使ってるから“main=2;” 7文字なのに8bytesとはこれいかにファイルの最後に改行が入ってました最近勝手に補完するエディタが多いので注意 vimとかemacsとかは余計なお世話をするviを使うか、以下のようにやると確実# echo -n “main=2;” > coredump.csize: 7bytes (私の限界)※訂正：viも改行補完する方でした。emacsは設定で変更できるそうです。

結論main=2;

使った武器C言語・コンパイル後の機械語コードUNIX/Linux系OSのメモリ管理プログラム実行の仕組みi386系CPUの命令と例外（割と私の全力）

追記(2012/07/06) もっと短くなったこれでいいんじゃね？ mainを初期化しない by @mayahjp BSS部に変数領域が確保される mainがBSS部を指す main; データ領域をコードとして実行しようとして保護違反古いOSだと実行できるかも size: 5bytes

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core dumpでcode golf

by Nomura Yusuke on Jul 03, 2012

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