ゲーム機エミュレータの技術的な話

割と古めのエミュレータのソースコードを眺めてみて、プラットフォーム依存（主にWindows依存）の実装がモリモリと入っているものが多いなと。

エミュレータのコア部分は、必ずしもプラットフォームに依存する必要はなくて、Cの標準ライブラリやC++のSTLだけで実装できるものです。

何処までがプラットフォーム非依存（PIL）で、何処からがプラットフォーム依存（PDL）か。
その線引は、以下のようになります。

【プラットフォーム非依存】（PIL）
・CPUなどのエミュレーション全般
・プラットフォーム依存（PDL）間のブリッジ

【プラットフォーム依存】（PDL）
・映像出力
・音声出力
・入力機器からの入力

コードで書いた方が分かり易いので、LaiNESというファミコンエミュレータの実装をベースに見てみると分かり易いです。

オリジナルのLaiNESは、PIL と PDL が若干入り乱れているので、純粋な PIL だけを切り離した LaiNES を私の方で作ってみました。
https://github.com/suzukiplan/LaiNES

上記のSUZUKI PLANカスタム版LaiNESは純粋なPILのみ実装している キレイなエミュレータ なので、ターミナル上でファミコンを動かすこともできてしまいます。上記リポジトリのtest.cppが実際にターミナル上でファミコンを動かすプログラムの例です。

	// this is a dummy code for checking the linkage
	#include <stdio.h>
	#include "cartridge.hpp"
	#include "apu.hpp"
	#include "cpu.hpp"
	#include "hal.hpp"
	int main(int argc, char* argv[]) {
	if (argc < 2) {
	puts("usage: a.out rom_file");
	return 1;
	}
	// note: need initialize APU before load rom
	APU::init();
	// load rom file
	puts("loading");
	FILE* f = fopen(argv[1], "rb");
	if (!f) {
	puts("file not found");
	return 2;
	}
	fseek(f, 0, SEEK_END);
	int size = ftell(f);
	fseek(f, 0, SEEK_SET);
	u8* rom = new u8[size];
	fread(rom, size, 1, f);
	fclose(f);
	Cartridge::load(rom, size);
	if (!Cartridge::loaded()) {
	puts("load error");
	return 2;
	}
	// execute 60 frame
	for (int i = 0; i < 60; i++) {
	puts("execute 1 frame");
	CPU::run_frame();
	}
	return 0;
	}
	// these function will callbacked by CPU (CPU::run_frame function)
	namespace HAL {
	u8 get_joypad_state(int n) {
	printf("get_joypad_state: %d\n", n);
	return 0; // return joypad state
	}
	void new_frame(u16* pixels) {
	// set pixels to graphic-module
	printf("new_frame: %p\n", pixels);
	}
	void new_samples(const blip_sample_t* samples, size_t count) {
	// set samples to sound-module
	printf("new_samples: %p, %ld\n", samples, count);
	}
	}

view raw test.cpp hosted with ❤ by GitHub

ファミコンを動かすといっても、ターミナル上でPDL（の全て）を再現するのは厳しいので、PDL部分（namespace HALの部分の実装）はダミーですが。

それだとあんまりなので、このSUZUKI PLANカスタム版LaiNESを用いてAndroidでPDLを実装してみた例も作ってみました。
https://github.com/suzukiplan/nes-view-android

なお、動作についてはPublic DomainのROMで確認してます。