NeverC DynCode コンパイラ

C ソースを位置独立・ゼロリロケーション・ゼロデータセクションのフラットバイナリ dyncode に直接コンパイルする。

ガイド

コア目標

通常の C を書くだけ — dyncode 専用のテクニックは不要。
完全自動パイプライン — static int counter = 0、const char s[] = "..."、再帰、write/exit/read/...、大きな定数配列などはユーザー側の変更なしで内部処理される。
外部依存ゼロ — 出力 .bin は純粋な命令列で、dyld・libSystem・データセクションを参照しない。
CLI は TableGen 定義 — 各 -fdyncode-* は neverc/include/neverc/Invoke/Options.td.h に登録（ハードコードの文字列一致ではない）。 typo には did-you-mean、--help に全オプション。
出力制約は検証可能 — -fdyncode-bad-bytes= / -fdyncode-bad-byte-profile= は post-extract 後に最終 .bin を走査し、禁止バイト命中時はオフセット・バイト・文脈を報告して出力を拒否。
クロスプラットフォーム単一パイプライン — TargetDesc 表で駆動。同一 C ソースから macOS / Linux / Android / Windows 用 dyncode を生成。新規プラットフォームは pass を 5 重化せず、表に 1 行 + 抽出器 1 実装を追加するだけ。

サポートターゲット

Triple	形式	ユーザーモード syscall	Ring-0 リゾルバ	状態
`arm64-apple-macos*`	Mach-O	`svc #0x80` (Darwin BSD)	`DarwinXNUKextShim`	ネイティブ loader 往復 + カーネルリゾルバ対応
`x86_64-apple-macos*`	Mach-O	`syscall` (BSD class mask `0x2000000`)	`DarwinXNUKextShim`	コンパイル・抽出 OK；x86_64 `__text` は reloc 想定なし
`aarch64-linux-gnu`	ELF	`svc #0` (x8 = nr)	`LinuxKallsymsShim`	コンパイル・抽出・カーネルリゾルバ OK
`x86_64-linux-gnu`	ELF	`syscall` (rax = nr)	`LinuxKallsymsShim`	コンパイル・抽出・カーネルリゾルバ OK
`aarch64-linux-android*`	ELF	Linux arm64 と同じ	`LinuxKallsymsShim` (GKI)	コンパイル・抽出 OK
`x86_64-linux-android*`	ELF	Linux x86_64 と同じ	`LinuxKallsymsShim` (GKI)	コンパイル・抽出 OK
`aarch64-pc-windows-msvc`	PE/COFF	PEB ウォーク (`ldr xN, [x18, #0x60]`)	`WindowsKernelResolverShim`	ユーザーモード PEB 読取バイト `32 40 f9` 検証済；ring-0 は loader リゾルバ
`x86_64-pc-windows-msvc`	PE/COFF	PEB モジュールウォーク + PE エクスポート表	`WindowsKernelResolverShim`	ユーザーモードは IR レベル PEB ウォーク；ring-0 は PEB を再利用しない

8 つの (OS, arch) triple は同一 pass 群で駆動。差分は TargetDesc.cpp の表項と 3 つの抽出器アーキテクチャ分岐に閉じる。新規プラットフォーム = 表に 1 行 + 各抽出器に case 1 つ。ExecutionLevel は直交：User はユーザーモード syscall / PEB パイプライン、Kernel は両方無効化して KernelImportPass で extern 呼び出しをリゾルバ shim 経由に書き換え。kernel-mode-dyncode.md 参照。

クイックスタート

# Always pass -target — output triple is independent of the compiler host.

# 1) Pure computation dyncode — no system calls
neverc -fdyncode -target arm64-apple-macos add.c -o add.bin

# 2) Darwin hello world — write/exit → svc #0x80
neverc -fdyncode -target arm64-apple-macos -mdyncode-syscall hello.c -o hello.bin

# 3) Linux arm64: svc #0 + x8=nr
neverc -fdyncode -target aarch64-linux-gnu -mdyncode-syscall \
       hello.c -o hello_linux_arm64.bin

# 4) Linux x86_64: syscall + rax=nr
neverc -fdyncode -target x86_64-linux-gnu -mdyncode-syscall \
       hello.c -o hello_linux_x64.bin

# 5) Windows x86_64 (PEB walk for API calls)
neverc -fdyncode -target x86_64-pc-windows-msvc \
       -mdyncode-win-peb-import win.c -o win.bin

# 6) Custom entry symbol
neverc -fdyncode -target arm64-apple-macos -fdyncode-entry=dyncode_main kernel.c -o k.bin

# 7) Keep intermediate object for audit (otool / llvm-objdump / dumpbin)
neverc -fdyncode -target arm64-apple-macos -fdyncode-keep-obj=/tmp/dump.obj x.c -o x.bin

# 8) Reject forbidden bytes in final .bin
neverc -fdyncode -target arm64-apple-macos -fdyncode-bad-bytes=00,0a,0d x.c -o x.bin

# 9) Built-in bad-byte profile (same as forbidding 00/0a/0d)
neverc -fdyncode -target arm64-apple-macos -fdyncode-bad-byte-profile=http-newline x.c -o x.bin

# 10) Run on macOS (platform-specific loader)
./loader_arm64_macos add.bin 3 4   # exit code = 7

# 11) Verbose extractor summary
neverc -v -fdyncode -target arm64-apple-macos fib.c -o fib.bin
#   dyncode-extractor: wrote 64 bytes to 'fib.bin'
#   dyncode-extractor: target   = arm64-apple-macos (Mach-O)
#   dyncode-extractor: entry symbol = _main
#   dyncode-extractor: patched 1 BRANCH26, 0 PAGE21, 0 PAGEOFF12 intra-section reloc(s)

CLI オプション（すべて `Options.td.h` で定義）

オプション	説明
`-fdyncode`	dyncode コンパイルモードを有効化。
`-fno-dyncode`	直前の `-fdyncode` を取り消す。
`-fdyncode-all-blr`	積極モード：モジュール内直接呼び出しを `blr xN` / `call *rax` に間接化し相対分岐 reloc を全除去。通常は不要。
`-mdyncode-syscall`	syscall stub を明示有効化（Darwin/Linux/Android では `-fdyncode` 時デフォルト。意図表明・スクリプト互換用）。
`-mdyncode-libsystem`	`-mdyncode-syscall` の Darwin レガシー別名。
`-mdyncode-win-peb-import`	Windows PEB インポートを明示有効化（`-fdyncode` + Windows triple でデフォルト）。
`-fdyncode-keep-obj=<path>`	中間オブジェクトを `<path>` にコピーしネイティブ逆アセンブラで監査。
`-fdyncode-entry=<name>`	デフォルト入口名を上書き。`main` / `_main` / `dyncode_entry` / `_dyncode_entry` を受理。
`-fdyncode-bad-bytes=<hex-list>`	禁止バイトのカンマ区切りリスト（例 `00,0a,0d`）。post-extract 後に最終 `.bin` を走査；命中時は失敗しファイルは書かない。
`-fdyncode-bad-byte-profile=<name>`	組み込み禁止バイトプロファイル：`null`、`c-string`、`http-newline`、`line`、`whitespace`、`ascii-control`。`-fdyncode-bad-bytes=` と併用可。
`-fdyncode-obfuscate=<spec>`	Plugin API 経由で登録された IR レベルプラグインフックへ渡す。プラグイン未ロード時は no-op。ir-pass-design.md §9 — Obfuscation Interposes。
`-fdyncode-mir-obfuscate=<spec>`	MIR レベル難読化フック（`RunBeforePreEmit` / `RunAfterPreEmit`）へ渡す。未設定時は `-fdyncode-obfuscate=` にフォールバック。mir-pass-design.md §3 — User Obfuscation Interposes。

アーキテクチャ概要

パイプラインはターゲット非依存 IR pass + ターゲット固有抽出器に分かれる：

flowchart TD
    Driver["neverc -fdyncode · OptTable + Options.td.h"]
    Frontend["C23 Frontend · PIC default"]
    Driver -->|describeTriple| Frontend
    Frontend -->|LLVM IR| ZRP

    subgraph IR["Target-Independent IR Passes"]
        direction TB
        ZRP["① ZeroRelocPass — Prep\ninternal + always_inline\nreject ctors / thread_local / extern_weak"]
        IBP["② IndirectBrPass\ncomputed-goto → switch"]
        SSP["③ SyscallStubPass\nlibc → svc #0x80 / svc #0 / syscall"]
        WPP["④ WinPEBImportPass\nextern Win32 API → PEB-walk thunk"]
        MIP["⑤ MemIntrinPass\nmemcpy/memset/str* → byte-loop"]
        CRP["⑥ CompilerRtPass\ni128 div/mod → inline long-division"]
        D2T1["⑦ Data2TextPass — Phase 1\nconst GV → stack stores"]
        ZRP --> IBP --> SSP --> WPP --> MIP --> CRP --> D2T1
    end

    Backend["AArch64 / X86 Backend\nSROA · InstCombine · AlwaysInliner · SLP"]
    D2T1 --> Backend

    Backend --> D2T2
    subgraph Post["Post-Backend IR"]
        direction TB
        D2T2["⑧ Data2TextPass — Phase 2\nvector const split"]
        ZRS["⑨ ZeroRelocPass — Stackify\nglobals → entry alloca"]
        ABP["⑩ AllBlrPass (optional)\ndirect call → indirect call"]
        D2T2 --> ZRS --> ABP
    end

    Codegen["Codegen · IR → MIR → Register Allocation"]
    ABP --> Codegen

    Codegen --> MH1
    subgraph MIR["MIR Layer"]
        direction TB
        MH1["⑪ RunBeforePreEmit interpose"]
        MIRP["⑫ DynCodeMIRPrepPass\nstrip CFI / EH_LABEL / XRay / StackMap"]
        MH2["⑬ RunAfterPreEmit interpose\ninstruction-level obfuscation entry"]
        MH1 --> MIRP --> MH2
    end

    MH2 -->|"Mach-O / ELF / COFF .o"| Extractor

    subgraph Extract["Extractor Layer"]
        Extractor["DynCodeExtractor\nMachO · ELF · COFF\npatch intra-.text relocs\nreject external reloc / data section\nbad-byte audit"]
    end

    Extractor --> Output(["flat .bin dyncode"])

表駆動のプラットフォーム差分

neverc/include/neverc/DynCode/Pipeline/TargetDesc.h は各 (OS, arch) の差分を記述する TargetDesc 構造体を定義する：

TextSectionName: Mach-O __text / ELF .text / COFF .text
SyscallABI: enum value (DarwinSvc80 / LinuxSvc0 / LinuxSyscall / WindowsPEB / None)
AsmTemplate: svc #0x80 / svc #0 / syscall
SyscallNumberReg: x16 / x8 / rax
SyscallRetReg: x0 / rax
ArgRegs: ordered list of platform ABI argument registers + count
TCBReadAsm / TCBReadConstraint: inline-asm single-instruction template for reading TEB/PEB pointer (Windows x86_64 = movq %gs:0x60, $0, Windows arm64 = ldr $0, [x18, #0x60]). WinPEBImportPass reads directly from the table.
DriverInjectFlags: platform-specific driver flags as a null-terminated static array (x86_64 Unix gets -fpic -mcmodel=small; Windows gets -mno-stack-arg-probe / /GS-). perTargetInjectFlags reads from the table.

SyscallStubPass と WinPEBImportPass は TargetDesc フィールドから InlineAsm を生成。バックエンドは TableGen 定義の命令パターンを使用。新ターゲット = describeTriple に1 行、各抽出器 switch にcase 1 つ。

抽出器レイヤ

形式	実装	パッチ可能なセクション内 reloc
Mach-O	`MachOExtractor.cpp`	arm64: `ARM64_RELOC_BRANCH26` / `PAGE21` / `PAGEOFF12`; x86_64: `X86_64_RELOC_SIGNED` / `SIGNED_1/2/4` / `BRANCH` (intra-`__text` pcrel32); `UNSIGNED` / `GOT_LOAD` / `GOT` / `SUBTRACTOR` / `TLV` rejected
ELF	`ELFExtractor.cpp`	arm64: `R_AARCH64_CALL26` / `JUMP26` / `ADR_PREL_PG_HI21(_NC)` / `ADD_ABS_LO12_NC` / `LDST{8,16,32,64,128}_ABS_LO12_NC` / `PREL32`; x86_64: `R_X86_64_PC32` / `PLT32` (`GOTPCREL` rejected)
COFF	`COFFExtractor.cpp`	arm64: `IMAGE_REL_ARM64_BRANCH26` / `PAGEBASE_REL21` / `PAGEOFFSET_12A` / `PAGEOFFSET_12L` / `REL32`; x86_64: `IMAGE_REL_AMD64_REL32` / `REL32_[1-5]`

その他の型やセクション間 reloc はヒント付きでハード失敗（libc 推測 → syscall stub / _Complex → 手動 struct / リテラルプール後端フォールバック等）。

ユーザーコード能力マトリクス

シナリオ	ユーザーコード	対応	仕組み
整数・ビット演算	`int f(int a) { return a*3+1; }`	はい	純命令列
再帰・ループ	`int fib(int n) { ... }`	はい	`static` + always_inline
`switch / case`	`switch (op) { case 0: ... }`	はい	ドライバが `-fno-jump-tables` を注入
構造体値渡し	`struct Vec3 v = {...}; dot(v);`	はい	スタック化 + always_inline
浮動小数点	`double y = x * 3.14;`	はい	Data2Text が ConstantFP を volatile ロードのビットパターンに
小さな定数配列	`const int t[4] = {1,2,3,4};`	はい	Data2Text がスタック化
大きな定数配列 (256B+)	`const unsigned char tbl[256] = {...}`	はい	Data2Text、サイズ制限なし
文字列リテラル	`const char s[] = "hi\n";`	はい	Data2Text がスタック化
`memcpy` / `memset` / `memmove` / `memcmp`	`memcpy(dst, src, n);`	はい	MemIntrinPass バイトループラッパ
`strlen` / `strcpy` / `strcmp` 等	`strlen(buf);`	はい	MemIntrinPass バイトループラッパ
`__int128` 除算・剰余	`u128 q = a / b;`	はい	CompilerRtPass インライン長除算
`_Atomic` / `__atomic_` / `__sync_`	`__atomic_fetch_add(&c, 1, ...)`	はい	インライン LDXR/STXR (arm64) / LOCK (x86_64)
`__builtin_*` 系	`__builtin_popcount(x)`	はい	バックエンド単一命令選択
VLA / 可変長配列 / 複合リテラル	通常の C99/C11	はい	`-fno-jump-tables` + Data2Text
変更可能グローバル	`static int counter = 0;`	はい	ZeroReloc がスタック化
libc write/exit	`write(1, s, 3);`	はい（`-mdyncode-syscall`）	Syscall ラッパ
POSIX インクルード	`#include <unistd.h>`	はい（dyncode モードで shim に自動切替）	ドライバが `__NEVERC_DYNCODE__` を注入
Win32 API	`WriteFile(h, buf, n, &w, 0);`	はい（`-mdyncode-win-peb-import`）	PEB ウォーク thunk
Windows SDK インクルード	`#include <windows.h>`	はい（dyncode モードで shim）	軽量 shim ヘッダ
カスタム入口名	`int dyncode_main(...)`	はい（`-fdyncode-entry=...`）	ドライバ透過
グローバルコンストラクタ	`__attribute__((constructor))`	いいえ	実行時に起動する仕組みなし
TLS / thread_local	`thread_local int x;`	static に自動降格	ZeroRelocPass.Prep が静かに降格
C++ / ObjC	—	いいえ	プロジェクトは C のみ

ディレクトリ構造

neverc/
├── include/neverc/Invoke/Options.td.h           # -fdyncode-* TableGen definitions
├── include/neverc/DynCode/                  # Headers (organized by subsystem)
│   ├── Pipeline/                              # Pipeline / driver integration
│   │   ├── Pipeline.h                         # IR + MIR interpose registration
│   │   ├── DriverIntegration.h
│   │   ├── TargetDesc.h                       # Platform table / descriptors
│   │   ├── DynCodeOptions.h                 # Cross-subsystem config
│   │   ├── Diagnostics.h                      # Cross-subsystem diagnostics
│   │   └── SymbolNames.h                      # Cross-subsystem symbol utilities
│   ├── Extractor/
│   │   └── DynCodeExtractor.h
│   ├── IR/                                    # IR-level passes and ABIs
│   │   ├── ZeroRelocPass.h / ZeroRelocABI.h
│   │   ├── Data2TextPass.h / Data2TextABI.h
│   │   ├── AllBlrPass.h / IndirectBrPass.h
│   │   ├── MemIntrinPass.h                    # memcpy/memset/str* inlining
│   │   ├── StringRuntimePass.h / StringRuntimeABI.h
│   │   ├── HeapArenaPass.h                    # malloc/free → arena + OS fallback
│   │   ├── MmapABI.h                          # 共有 mmap 定数 (prot/flags)
│   │   ├── DynCodeIRHelpers.h               # 共通 IR ユーティリティ (getSizeType 等)
│   │   ├── ExternRewriter.h                   # Extern function rewrite utilities
│   │   └── CompilerRtPass.h                   # __int128 division inline
│   ├── MIR/
│   │   └── MIRPrepPass.h                      # Catch-all MachineFunctionPass
│   ├── Import/                                # User-mode + kernel-mode import resolution
│   │   ├── SyscallStub.h / SyscallTables.h
│   │   ├── WinPEBImport.h / WinImportTables.h
│   │   ├── KernelImportPass.h / KernelImportABI.h
│   │   └── PtrCacheHelpers.h                  # Shared address cache encryption helpers
│   └── Tables/                                # User-extensible .def tables
├── lib/DynCode/                             # Implementation (mirrors header structure)
│   ├── Pipeline/ Extractor/ IR/ MIR/ Import/
└── lib/Invoke/Core/Driver.cpp

tests/neverc/                                   # Tests (GTest)
├── DynCodeTests.cpp                         # Core dyncode round-trip tests
├── DynCodeStressTests.cpp                   # Stress tests (VLA, __sync_*, __int128, etc.)
├── DynCodeCrossTargetTests.cpp              # Cross-target compile-only smoke tests
├── dyncode/
│   ├── loader_arm64_macos.c / loader_linux.c / loader_windows.c
│   └── test_dyncode_*.c

docs/dyncode-compiler/
├── README.md                                  ← 英語版
├── README.ja.md                               ← 日本語
├── arm64-assembly-tutorial/README.md
├── cross-platform-architecture/README.md
├── ir-pass-design/README.md
├── kernel-mode-dyncode/README.md
├── mir-pass-design/README.md
├── pipeline-and-pic/README.md
├── platform-extension-guide/README.md
├── progress/README.md
└── roadmap/README.md

前提条件（クロスプラットフォーム）

dyncode ロードアドレスは 4 KB アライメント必須 — mmap / VirtualAlloc の自然な挙動；loader は既に準拠。
呼び出し規約はターゲット OS のネイティブ ABI に従う：
- Darwin / Linux / Android: System V AMD64 or AAPCS64
- Windows: Win64 (rcx/rdx/r8/r9)
i-cache flush (arm64) / FlushInstructionCache (Windows) は loader の責務。

難読化とプラグイン拡張

dyncode パイプライン自体は「コードが正しく動く」ことのみ保証する。難読化・多態化・段階的エンコーダなど戦略層の機能は意図的に組み込まれておらず、Plugin API を通じてツリー外プラグインとして提供される。

パイプラインは 3 層にわたる 11 個のフックポイントを公開し、すべて C Plugin API（NEVERC_INTERPOSE_SC_*）経由でアクセスできる：

IR 層（6 フック）：

NEVERC_INTERPOSE_SC_BEFORE_PREP — いかなる dyncode pass より前
NEVERC_INTERPOSE_SC_AFTER_PREP — リンク属性統一（internal + always_inline）
NEVERC_INTERPOSE_SC_BEFORE_INLINING — AlwaysInliner 前の最後の機会
NEVERC_INTERPOSE_SC_AFTER_INLINING — IR が 1 つの大関数に圧縮された後
NEVERC_INTERPOSE_SC_AFTER_STACKIFY — 最終 IR 形状、次はコード生成
NEVERC_INTERPOSE_SC_AFTER_FINAL_IR — AllBlrPass 後、真の最終 IR フック

MIR 層（3 フック）：

NEVERC_INTERPOSE_SC_BEFORE_PREEMIT — レジスタ割当済、CFI/EH 疑似命令は残存
NEVERC_INTERPOSE_SC_AFTER_PREEMIT — 組み込み MIRPrepPass が疑似命令を除去済、AsmPrinter が見るバイト列に最も近い；命令レベル難読化・レジスタ改名に最適
NEVERC_INTERPOSE_SC_AFTER_FINAL_MIR — LLVM addPreEmitPass2() 後、AsmPrinter 直前の真の最終 MIR フック

バイトストリーム層（2 フック）：

NEVERC_INTERPOSE_SC_POST_EXTRACT — 抽出器が .text 内 reloc パッチとデータセクション監査を完了後、.bin 書込前。ペイロード全体の暗号化・ジャンクバイト・カスタムヘッダ用。
NEVERC_INTERPOSE_SC_POST_FINALIZE — 全 finalize 後；NeverC はこれ以上監査しない。

フックの完全な一覧、pass 登録、コード例は Plugin API ドキュメントを参照。

IR 層：ir-pass-design.md §9 — Obfuscation Interposes.
MIR 層：mir-pass-design.md §3 — User Obfuscation Interposes

現在の制限

8 種の (OS, arch) をサポート（上表）。その他の triple（RISC-V、PowerPC、32 ビット x86、ビッグエンディアン ARM 等）は describeTriple() で拒否し、サポート一覧をヒント表示。各行に独立した User / Kernel があり、計 16 (OS, arch, level) バリアント。
Windows PEB ウォークはマルチ DLL ディスパッチで完全実装。__neverc_win_resolve は (dll_hash, api_hash) を受け取る。ホワイトリストは kernel32.dll（約 125 API）、ntdll.dll（約 26）、user32.dll（約 13）、ws2_32.dll（約 23）、advapi32.dll（約 16）、shell32.dll（約 6）。API 追加 = Tables/Win32Apis.def 1 行 + lib/Headers/windows.h 1 宣言。
外部関数ホワイトリストは Darwin BSD / Linux / Android の主要 syscall（約 80+）と Win32 API（約 190）のみ。stdio 等の重いランタイムは非対応 — dyncode に stdio 状態機械全体は埋め込めない。
C++ / ObjC / CUDA 非対応 — NeverC は設計上 C のみ。

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