C++ 関数の動作について ご教授ください。

Question

現状動作している以下のプログラムを用いて異なるハードで動作させようとしているのですが
以下の処理の動作が理解できず困っておりますのでお助けください。

不明点（以下ソースコードに番号を振ってあります。）
①について　
word_typeという構造体を　ｗという名前で44個作るという意味であっていますでしょうか？
4*(10+1)　はシンプルに4×11＝44と考えてよろしかったでしょうか？

②について
dataには16個しかデータは入っていないのですがdata[4*i+3]この記述だとiが3の時
data[24]となり参照できないのではと考えているのですが合っていますでしょうか？

③について
①と同様に44回繰り返すと考えてよろしいでしょうか？

④について
tmp→tmpへの値の入れ替えをしているように見えますが
これには意味があるのでしょうか？この関数を通ってもtmpの値は変わらないのでは？

⑤について
「^」は何を意味しているのでしょうか？

無知で申し訳ありません。
分かるところだけでも教えていただければと思います。
よろしくお願いします。

以下ソースコード抜粋

 byte data[16] ={0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23,0x23};  

struct word_type {
    byte b[4];
} ;
struct word_type w[4*(10+1)] ;//・・・・・①

void Expansion(byte data[], struct word_type w[])
{
    struct word_type tmp;
    byte i;

    i = 0;
    while (i < 4)
    {
        w[i].b[0] = data[4*i] ;//・・・・・・②
        w[i].b[1] = data[4*i+1];//・・・・・②
        w[i].b[2] = data[4*i+2];//・・・・・②
        w[i].b[3] = data[4*i+3];//・・・・・②
        i = i+1;
    }

    i = 4;
    while (i < (4 * (10+1)))  ・・・・③
    {
        tmp.b[0] = w[i-1].b[0];
        tmp.b[1] = w[i-1].b[1];
        tmp.b[2] = w[i-1].b[2];
        tmp.b[3] = w[i-1].b[3];
              
        if (i % 4 == 0) {
          RWord(tmp,tmp);//･････④
          SWord(tmp,tmp);
          XWord( tmp, Rcon[i/4], tmp);
        }
        XWord(w[i-4], tmp, w[i]);
        i = i + 1;
    }
      
}


void RWord(struct word_type w, struct word_type s)
{
    struct word_type result;
    result.b[0] = w.b[1] ;
    result.b[1] = w.b[2] ;
    result.b[2] = w.b[3] ;
    result.b[3] = w.b[0] ;

    s.b[0] = result.b[0] ;
    s.b[1] = result.b[1] ;
    s.b[2] = result.b[2] ;
    s.b[3] = result.b[3] ;
}

void XWord( struct word_type w1, struct word_type w2, struct word_type s )
{
    struct word_type result;
    result.b[0] = w1.b[0] ^ w2.b[0] ;//　　・・・・⑤
    result.b[1] = w1.b[1] ^ w2.b[1] ;//　　・・・・⑤
    result.b[2] = w1.b[2] ^ w2.b[2] ;//　　・・・・⑤
    result.b[3] = w1.b[3] ^ w2.b[3] ;//　　・・・・⑤

    s.b[0] = result.b[0] ;
    s.b[1] = result.b[1] ;
    s.b[2] = result.b[2] ;
    s.b[3] = result.b[3] ;
}



byte SByte(byte b){ return Sbox[b]; }

byte Sbox[256] = {ここにはバラバラの数字が256個16進数で格納されています｝

void SWord(struct word_type w, struct word_type o )
{
    struct word_type result;
    result.b[0] = SByte(w.b[0]) ;
    result.b[1] = SByte(w.b[1]) ;
    result.b[2] = SByte(w.b[2]) ;
    result.b[3] = SByte(w.b[3]) ;
    
    o.b[0] = result.b[0] ;
    o.b[1] = result.b[1] ;
    o.b[2] = result.b[2] ;
    o.b[3] = result.b[3] ;
}
コード

Comments

[y_waiwai]

そのコードはあなたが書いたものではないですよね？
どこにあったコードなんでしょうか

[Mikan2]

私が書いたものではありません。
知人から頂いたものです。
その知人も頂いたものらしくプログラムの意味までは理解していませんでしたので今回ご質問させて頂きました。わかりづらくて申し訳ありません。

Answer 1

そもそもなんですけど、構造体は=でコピーできます。

もう一度いいますが、構造体は=でコピーできます。

struct word_type {
    byte b[4];
} ;

        tmp.b[0] = w[i-1].b[0];
        tmp.b[1] = w[i-1].b[1];
        tmp.b[2] = w[i-1].b[2];
        tmp.b[3] = w[i-1].b[3];

というのは

struct word_type {
    byte b[4];
} ;

        tmp = w;

で終わりです。

大体、例えばword_typeのメンバーのbの要素数が4じゃなくなったらどうやって修正するんですか、もっと楽をしましょう。

構造体配列のコピーはmemcpyするべきでしょう。

その他すでに指摘のあるとおりです。

元のコード書いた人に
Ｃプログラミング診断室
を読ませてあげたいですね。

Answer 2

１.そんでいいです
２．あってます
３．iの初期値に４がはいってるので、繰り返しは４０回のようです
４．そのとおり、なにもかわりません。
５．＾はビットごとの排他的論理和（XOR）を表しています

Comments

[Mikan2]

いつもご回答頂きありがとうございます。
大変助かっております。

②についてですが
この記述でもコンパイルは通ってしまっているのですが
data[24]となり参照できない場合
プログラムの動作としてはどうなるのでしょうか？

何度も申し訳ありませんがよろしくお願いします。

[y_waiwai]

dataってのは関数の引数で、サイズ指定があってもなくても構いません。
しかし、サイズ指定があったところでこれでなにしてくれるわけでもないですね

[SHOMI]

>この記述でもコンパイルは通ってしまっているのですが
>data[24]となり参照できない場合
4*3+3は15ですよ？

[KoichiSugiyama]

④についてRWordを実行しているのであれば、配列がローテーションしています。

[Mikan2]

SHOMIさん
お恥ずかしいです。
算数を間違えていました。
ありがとうございます。

[SHOMI]

>④についてRWordを実行しているのであれば、配列がローテーションしています。
値渡しなので呼び元のtmpの値は変わっていませんよ。
SWord,XWordも同様に…

[Mikan2]

KoichiSugiyamaさん
回答ありがとございます。

配列がローテーションしています。
とはどういう意味でしょうか？

RWord(tmp,tmp)
この書き方だとtmpをtmpに入れ替える
意味の無い動作のように見えるのですが
なにか役割があるのでしょうか？
よろしくお願いします。

[KoichiSugiyama]

SHOMIさん、確かにそうですね。見落としていました。
Mikan2さん、ローテーションの意味ですが、resultとwの間で、result.b[0] = w.b[1];のように順番を一つずらすようなコピーをしていることを指しています。
元の配列を書き換えたかったら、引数をポインタにするか、参照渡しにする必要があります。

[SHOMI]

>RWord(tmp,tmp)
>この書き方だとtmpをtmpに入れ替える意味の無い動作のように見える
RWord()の中ではtmpの１バイト目を４バイト目に、２バイト目を１バイト目に、３バイト目を２バイト目に、４バイト目を３バイト目に移し替えていますよ。
値渡しになっているので移し替えた結果はtmpに格納されていませんが、おそらく本来は参照渡しにしてtmpの内容を変更したかったのでしょう。

[Mikan2]

KoichiSugiyamaさん
ありがとうございます。ローテーションの意味理解しました！
SHOMIさん
回答ありがとうございます。
ということは、RWord、SWord、XWordの関数、もっというとそれらを呼び出している
Expansionの関数自体も値渡しなので関数の処理終了と同時に代入されたそれぞれの値は
消えてなくなるということでしょうか？
よろしくお願いします。