CvsMks 概要

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CvsMks : N88-BASIC←→IEEE 浮動小数点表現形式の変換／還元

概要

　ANSI-C 言語や Quick-BASIC あるいは Visual Basic で用いられる浮動小数点表現形式は、IEEE 形式と呼ばれます。これは、かつてMS-DOSの時代によく使われていたN88-日本語BASIC(86)というプログラミング言語(*1)における表現形式とは異なるため、過去のデータファイルを Microsoft Windows で取り扱えるよう変換する場合、問題が生じます。
　本ソースは、Windows から N88-BASIC のランダムファイルへのアクセスを主眼に、N88-BASIC における関数 CVS、CVD、MKS$、MKD$ と同等の機能を提供する DLL を生成するためのものです(*2)。生成されたＤＬＬは、Windows 95/98/NT/XP 上で動作します。

*1. N88-日本語BASIC(86)は、当時、国内で最大のシェアを得ていたNEC製16ビットパソコンで動作しました。東芝にはT-BASIC、三菱にはM-BASICなどと、かなり似通った仕様のものがありましたが、PCメーカを替えると動作しません。現在のようにOSには依存するが、機種メーカを選ばないプログラミング言語ではありません。

*2. ちなみにN88-日本語BASIC(86)における CVI や MKI$、すなわち整数については、Ｃにおける signed short、Visual Basic における Integer と、同形式（同ビット列）ゆえ、いずれも２バイト単位で読み書きすればよいことになります。

所収ソース

CvsMks.C	変換/還元ルーチンの本体です。なお DllMain 関数は、これ以上ないほど簡単な最小限のものです。マルチスレッドなど一切、考慮していませんのでご注意ください。
CvsMksX.H	CvsMks.DLL 生成のためのヘッダファイル（プロトタイプ宣言）です。
CvsMks.Def	DLL 生成用の関数名修飾定義です。

生成（コンパイル）法

　上記３ファイルで、Win32プロジェクトとして DLL を生成してください(*3)。

*3. Microsoft Visual C++ 6.0 / Microsoft Visual C++ .NET のいずれでも可。VC5などでも可と思われますが、未確認です。

生成後DLL所収関数

<n88CVS>
用途	N88BASIC(86) における MKS$ 文字列の数値への還元（CVS 関数同等機能）
プロトタイプ	(VC) float n88CVS( unsigned char *bytes ); (VB) Declare Function n88CVS Lib "CvsMks.Dll" (ByRef A As Any) As Single
引数	MKS$ 文字列（３２ビット列） <例> 10.5(D) = "\x00""\x00""\x28""\x84"
戻り値	還元した浮動小数点数（単精度実数値）
注記	IEEE では単精度浮動小数点数(float)を次のように表現する。　(Upper) SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM (Lower) 　　S: 符号１ビット (0 = 正、1 = 負) 　　E: 指数８ビット (Bias 127 = 0x7F を加算) 　　M: 仮数２３ビット（＋隠れビット、先頭に１）　　仮数部の先頭ビットは１を表す。一方 N88-BASIC では、次の形式である。　EEEE EEEE SMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM 　　S: 符号１ビット (0=正、1=負) 　　E: 指数８ビット (Bias 128 = 0x80 を加算) 　　M: 仮数２３ビット（＋隠れビット、先頭に１）　　仮数部の先頭ビットは 0.5 ( = 2^-1 ) を表す。

<n88CVD>
用途	N88BASIC(86) における MKD$ 文字列の数値への還元（CVD 関数同等機能）
プロトタイプ	(VC) double n88CVD( unsigned char *bytes ); (VB) Declare Function n88CVD Lib "CvsMks.Dll" (ByRef B As Any) As Double
引数	MKD$ 文字列（６４ビット列）
戻り値	還元した浮動小数点数（倍精度実数値）
注記	IEEE では倍精度浮動小数点数(double)を次のように表現する。　(Upper) SEEE EEEE EEEE MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM (Lower) 　　S: 符号１ビット (0 = 正、1 = 負) 　　E: 指数１１ビット (Bias 1023 = 0x3FF を加算) 　　M: 仮数５２ビット（＋隠れビット、先頭に１）　　仮数部の先頭ビットは１を表す。一方 N88-BASIC では、次の形式である。　EEEE EEEE SMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM 　　S: 符号１ビット (0 = 正、1 = 負) 　　E: 指数８ビット (Bias 128 = 0x80 を加算) 　　M: 仮数５５ビット（＋隠れビット、先頭に１）　　仮数部の先頭ビットは 0.0625 ( = 2^-4 ) を表す。 N88-BASIC の倍精度は、指数部は単精度と変わらないため、IEEE のように扱える範囲が広大になるわけではない。よって MKD$ → double 数値化還元で桁あふれすることは無い。

<n88MKS>
用途	float 型数値の N88BASIC(86) 形式への変換（N88-BASIC における MKS$ 関数相当機能）
プロトタイプ	(VC) unsigned char * n88MKS( float fValue, unsigned char *buf ); (VB) Declare Function n88MKS Lib "CvsMks.Dll" (ByVal C As Single, ByRef D As Any) As Long
引数	fValue (C)・・・変換元の float 型実数 (下注1) buf (D)・・・変換後のビット列を書き込むバッファ
戻り値	変換後ビット列へのポインタ (下注2)
注記	1) 単精度実数の値範囲は次の通り。　　(IEEE) -3.402823466E+38 ～ 3.402823466E+38 　　(N88) -1.70141E +38 ～ 1.70141E +38 　より厳密な手法を使えば N88 の限界に近づけることはできるだろうが、実用上無意味と考え、絶対値で 1.7014E+38 より大きい数値はすべて FF FF FF EB（負）、FF 7F FF EB（正）に変換することにした。 2) ビット列格納バッファへのポインタを (unsigned char ) と: したが、もちろん (char ) で、かまわない。 3) N88-BASIC では０に対しての MKS$ で結果が異なることがある。　　<例> MKS$(0) → 00 00 7A 00 （7A が E2 とかも有り）　　　　　 MKS$(0!)→ 00 00 00 00 　本プログラムでは「00 00 00 00」に固定する。

<n88MKD>
用途	double 型数値の N88BASIC(86) 形式への変換（N88-BASIC における MKD$ 関数相当機能）
プロトタイプ	(VC) unsigned char * n88MKD( double dValue, unsigned char *buf ); (VB) Declare Function n88MKD Lib "CvsMks.Dll" (ByVal E As Double, ByRef F As Any) As Long
引数	dValue (E)・・・変換元の double 型実数 (下注1) buf (F)・・・変換後のビット列を書き込むバッファ
戻り値	変換後ビット列へのポインタ (下注2)
注記	1) 倍精度実数の値範囲は次の通り。　　(IEEE) -1.797693134862316D+308～+1.797693134862316D+308 　　(N88) -1.701411834604692D+38 ～+1.701411834604692D+38 　　単精度の場合（n88MKS関数）と同様の考えで、　　-1.701411834604691D+38 未満・・・ FFFFFFFF FFFFFFF0 　　+1.701411834604691D+38 より大・・・ FF7FFFFF FFFFFFF0 　　に変換することにした。 2) (char *) 型、可。

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補注、参考

（限界値）
　N88-BASIC(86) の純正マニュアルには、単精度実数の範囲を次のように記しています。
　　　　（最小値） -1.070141E+38 ～ +1.70141E+38 （最大値）
　この最小・最大値を実際に N88-BASIC で MKS$ すると、次のビット列(MSB←→LSB)が得られます。
　　　　最小値 MKS$( -1.70141E+38 ) → FF FF FF EB (H)
　　　　最大値 MKS$( +1.70141E+38 ) → FF 7F FF EB (H)
　n88MKS 関数では、これらのビット列を、絶対値で 1.7014E+38 より大きい数値に対し採用しました。しかし（実験してみればわかるように）、ビット列を次のように設定しても、N88-BASIC は障害（Overflow エラー等）を起こすことなく、期待通りの値に読みとってくれます。
　　　　最小値設定 FF FF FF FF (H) → CVS → -1.70141E+38
　　　　最大値設定 FF 7F FF FF (H) → CVS → +1.70141E+38
　すなわち、
　　　　FF FF FF EB も FF FF FF FF も同じ -1.70141E+38 （最小値）
　　　　FF 7F FF EB も FF FF FF FF も同じ +1.70141E+38 （最大値）
とみなしてくれるわけです。
　このエラーが生じないことを逆手にとり、変換前の float 値が N88-BASIC 単精度範囲を超えるなら FF とし、範囲内最大・最小（EB）と区別するようなこともできるでしょう。が、実用的にはまったく無意味と判断しましたので（1.7014E+38 でも十分、無駄な範囲と思えたので）、ここでは採用していません。
　ただし、所収関数を用いる前に取り扱う値が Overflow 等、障害を起こさないようアプリケーション側で考慮しておく必要があります。

　（誤差）
　ここで示したプログラムは、しょせんビット列変換に過ぎません。ゆえに変換元と変換先の値精度あるいは値範囲を越えない限り、二進法で見た場合の誤差は生じません。しかし本来的にある二進法・十進法間の変換に伴う誤差や、各処理系での丸め処理の相違に伴う誤差は逃れようがありません（別途、十進演算ルーチンを開発する以外、解決策はありません）。例えば次のような表示誤差は、必ず生じ得ます。

N88-BASICでの書き出し	C(VC6.0)による読み取り - printf -	VB6.0による読み取り - Debug.Print -
MKD$(0.1)	0.1000000015	0.100000001490116
MKD$(0.2)	0.2000000030	0.200000002980232

darokugawa@master.email.ne.jp

このページ最終更新日 : October 31, 2003