中級者向け No.086

HEXビューア

バイナリファイルの内容を16進数ダンプ形式で表示するHexビューア。オフセット・HEX・ASCII列を色分けして表示し、バイナリ解析を学ぶ。

🎯 難易度: ★★★ 難しい 📦 ライブラリ: tkinter（標準ライブラリ）のみ ⏱️ 制作時間: 30〜90分

📋 目次

1. アプリ概要
2. 機能一覧
3. 事前準備・環境
4. 完全なソースコード
5. コード解説
6. ステップバイステップガイド
7. カスタマイズアイデア
8. よくある問題と解決法
9. 練習問題

1. アプリ概要

バイナリファイルの内容を16進数ダンプ形式で表示するHexビューア。オフセット・HEX・ASCII列を色分けして表示し、バイナリ解析を学ぶ。

このアプリはfileカテゴリの実践的なPythonアプリです。使用ライブラリは tkinter、難易度は ★★★ 難しい です。

このアプリは「ファイル操作」カテゴリです。ファイル操作は業務スクリプトの心臓部で、I/O のパターンは他のあらゆる Python プログラムで再利用できます。tkinter を活かして実装するこの構造は、他のアプリにも応用が効きます。

完成形を見てから細部の解説に進む流れが効果的です。実行→気になる箇所を解説で確認→自分の手で改造、というサイクルで定着が早まります。

カスタマイズ章では具体的な拡張アイデアを示しています。一つ実装するごとに動作確認することで、変更が予期せぬ副作用を起こさないかも体感できます。

HEXビューア実行画面（Linux Mint） — 実行画面（Linux Mint）

2. 機能一覧

「📂 ファイルを開く」ボタン（_open()）・「◀」ボタン（_page()）・「▶」ボタン（_page()）・「🔍 検索」ボタン（_search()）・「次へ」ボタン（_search_next()）で操作
キー <Prior> から _page() を実行
キー <Next> から _page() を実行
キー <Home> から _goto() を実行
キー <End> から _goto() を実行
filedialog.askopenfilename() によるファイル選択ダイアログ
messagebox.showerror() によるダイアログ通知
ウィンドウはタイトル「HEXビューア」・サイズ 920x620 で起動

3. 事前準備・環境

ℹ️

動作確認環境

Python 3.10 以上 / Windows 11（実機）で起動・基本操作を確認／ Linux Mint 22.3（仮想マシン）で起動・画面表示を確認（macOS は未検証）

Windows 11（実機）で起動と基本操作を確認しています（全機能の網羅テストではありません）。Linux Mint 22.3（仮想マシン）では起動と画面表示を確認しました。macOS は標準ライブラリの範囲で動作する想定ですが、未検証です。

Python 3.10 以上
OS: Windows 11（実機で起動・基本操作を確認）・Linux Mint 22.3（仮想マシンで起動・画面表示を確認）

4. 完全なソースコード

💡

コードのコピー方法

右上の「コピー」ボタンをクリックするとコードをクリップボードにコピーできます。

✅ 追加インストール不要（標準ライブラリのみ使用）

app086.py

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox, filedialog
import os
import threading


class App086:
    """HEXビューア"""

    BYTES_PER_ROW = 16
    PAGE_SIZE     = 512   # 表示バイト数 (1ページ)

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("HEXビューア")
        self.root.geometry("920x620")
        self.root.configure(bg="#0d1117")
        self._data   = b""
        self._offset = 0    # 表示開始オフセット
        self._search_results = []
        self._build_ui()
        self.root.bind("<Prior>",  lambda e: self._page(-1))
        self.root.bind("<Next>",   lambda e: self._page(1))
        self.root.bind("<Home>",   lambda e: self._goto(0))
        self.root.bind("<End>",    lambda e: self._goto(max(0, len(self._data) - self.PAGE_SIZE)))

    def _build_ui(self):
        header = tk.Frame(self.root, bg="#161b22", pady=6)
        header.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(header, text="🔢 HEXビューア",
                 font=("Noto Sans JP", 12, "bold"),
                 bg="#161b22", fg="#4fc3f7").pack(side=tk.LEFT, padx=12)

        # ツールバー
        tb = tk.Frame(self.root, bg="#161b22", pady=4)
        tb.pack(fill=tk.X)
        ttk.Button(tb, text="📂 ファイルを開く",
                   command=self._open).pack(side=tk.LEFT, padx=4)

        tk.Label(tb, text="ページ:", bg="#161b22", fg="#8b949e",
                 font=("Arial", 9)).pack(side=tk.LEFT, padx=(12, 2))
        self.page_var = tk.IntVar(value=1)
        ttk.Spinbox(tb, from_=1, to=9999, textvariable=self.page_var,
                    width=6,
                    command=self._on_page_spin).pack(side=tk.LEFT)
        tk.Label(tb, text="/", bg="#161b22", fg="#8b949e").pack(side=tk.LEFT)
        self.total_pages_lbl = tk.Label(tb, text="1", bg="#161b22",
                                          fg="#8b949e", font=("Arial", 9))
        self.total_pages_lbl.pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        ttk.Button(tb, text="◀",
                   command=lambda: self._page(-1)).pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        ttk.Button(tb, text="▶",
                   command=lambda: self._page(1)).pack(side=tk.LEFT, padx=2)

        # 検索
        tk.Label(tb, text="検索:", bg="#161b22", fg="#8b949e",
                 font=("Arial", 9)).pack(side=tk.LEFT, padx=(12, 2))
        self.search_var = tk.StringVar()
        ttk.Entry(tb, textvariable=self.search_var, width=14).pack(side=tk.LEFT)
        self.search_mode_var = tk.StringVar(value="HEX")
        ttk.Combobox(tb, textvariable=self.search_mode_var,
                     values=["HEX", "ASCII"], state="readonly",
                     width=6).pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        ttk.Button(tb, text="🔍 検索",
                   command=self._search).pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        ttk.Button(tb, text="次へ",
                   command=self._search_next).pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        self._search_idx = 0

        # メインエリア: HEXダンプ
        text_f = tk.Frame(self.root, bg="#0d1117")
        text_f.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=8, pady=4)

        # 行番号キャンバスは Text の行番号表示で代用
        self.hex_text = tk.Text(
            text_f, bg="#0d1117", fg="#c9d1d9",
            font=("Courier New", 10), relief=tk.FLAT,
            state=tk.DISABLED, wrap=tk.NONE,
            width=78, insertbackground="white")
        xsb = ttk.Scrollbar(text_f, orient=tk.HORIZONTAL,
                             command=self.hex_text.xview)
        ysb = ttk.Scrollbar(text_f, command=self.hex_text.yview)
        self.hex_text.configure(xscrollcommand=xsb.set,
                                 yscrollcommand=ysb.set)
        ysb.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        self.hex_text.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)
        xsb.pack(fill=tk.X)

        # カラータグ
        self.hex_text.tag_configure("addr",    foreground="#79b8ff")
        self.hex_text.tag_configure("zero",    foreground="#3c4043")
        self.hex_text.tag_configure("printable", foreground="#b5e853")
        self.hex_text.tag_configure("search",  background="#f57c00",
                                     foreground="#000")

        # 下部: ファイル情報
        self.info_var = tk.StringVar(value="ファイルを開いてください")
        tk.Label(self.root, textvariable=self.info_var,
                 bg="#161b22", fg="#8b949e", font=("Courier New", 9),
                 anchor="w", padx=8).pack(fill=tk.X, side=tk.BOTTOM)

    def _open(self):
        path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[("すべて", "*.*")])
        if not path:
            return
        try:
            with open(path, "rb") as f:
                self._data = f.read()
            self._offset = 0
            total = max(1, (len(self._data) + self.PAGE_SIZE - 1) // self.PAGE_SIZE)
            self.total_pages_lbl.config(text=str(total))
            self.page_var.set(1)
            self._render()
            size = len(self._data)
            self.info_var.set(
                f"{os.path.basename(path)}  |  {size:,} bytes  |  "
                f"PageUp/Down でページ移動  |  PgUp/PgDn / ◀▶ ボタン")
        except Exception as e:
            messagebox.showerror("エラー", str(e))

    def _render(self):
        bpr = self.BYTES_PER_ROW
        start = self._offset
        end   = min(start + self.PAGE_SIZE, len(self._data))
        chunk = self._data[start:end]

        self.hex_text.configure(state=tk.NORMAL)
        self.hex_text.delete("1.0", tk.END)

        lines = []
        for row_start in range(0, len(chunk), bpr):
            row = chunk[row_start:row_start + bpr]
            addr = start + row_start
            hex_part  = " ".join(f"{b:02X}" for b in row)
            hex_part  = hex_part.ljust(bpr * 3 - 1)
            ascii_part = "".join(chr(b) if 32 <= b < 127 else "." for b in row)
            line = f"{addr:08X}  {hex_part}  |{ascii_part}|\n"
            lines.append((addr, row, line))

        for addr, row, line in lines:
            bpr = self.BYTES_PER_ROW
            # アドレス部分
            self.hex_text.insert(tk.END, f"{addr:08X}", "addr")
            self.hex_text.insert(tk.END, "  ")
            # HEX部分
            for i, b in enumerate(row):
                tag = "zero" if b == 0 else ""
                self.hex_text.insert(tk.END, f"{b:02X}", tag)
                self.hex_text.insert(tk.END, " ")
            # 端揃え
            if len(row) < bpr:
                self.hex_text.insert(tk.END, "   " * (bpr - len(row)))
            self.hex_text.insert(tk.END, " |")
            # ASCII部分
            for b in row:
                ch = chr(b) if 32 <= b < 127 else "."
                tag = "printable" if 32 <= b < 127 else ""
                self.hex_text.insert(tk.END, ch, tag)
            self.hex_text.insert(tk.END, "|\n")

        self.hex_text.configure(state=tk.DISABLED)
        page = self._offset // self.PAGE_SIZE + 1
        self.page_var.set(page)

    def _page(self, delta):
        new_offset = self._offset + delta * self.PAGE_SIZE
        self._goto(new_offset)

    def _goto(self, offset):
        offset = max(0, min(offset, len(self._data) - 1 if self._data else 0))
        # アライン
        offset = (offset // self.PAGE_SIZE) * self.PAGE_SIZE
        if offset != self._offset:
            self._offset = offset
            self._render()

    def _on_page_spin(self):
        try:
            page = int(self.page_var.get())
            self._goto((page - 1) * self.PAGE_SIZE)
        except Exception:
            pass

    def _search(self):
        query = self.search_var.get().strip()
        if not query or not self._data:
            return
        mode = self.search_mode_var.get()
        try:
            if mode == "HEX":
                needle = bytes.fromhex(query.replace(" ", ""))
            else:
                needle = query.encode("ascii", errors="replace")
        except Exception as e:
            messagebox.showerror("エラー", f"検索パターンが不正: {e}")
            return

        results = []
        start = 0
        while True:
            pos = self._data.find(needle, start)
            if pos == -1:
                break
            results.append(pos)
            start = pos + 1

        self._search_results = results
        self._search_idx     = 0
        if results:
            self._highlight_search(results[0], len(needle))
            self.info_var.set(f"検索: {len(results)} 件見つかりました")
        else:
            self.info_var.set("見つかりませんでした")

    def _search_next(self):
        if not self._search_results:
            return
        self._search_idx = (self._search_idx + 1) % len(self._search_results)
        pos = self._search_results[self._search_idx]
        query = self.search_var.get().strip()
        mode  = self.search_mode_var.get()
        try:
            length = len(bytes.fromhex(query.replace(" ", ""))) if mode == "HEX" \
                     else len(query.encode("ascii", errors="replace"))
        except Exception:
            length = 1
        self._highlight_search(pos, length)

    def _highlight_search(self, pos, length):
        # 該当ページへ移動
        page_offset = (pos // self.PAGE_SIZE) * self.PAGE_SIZE
        if page_offset != self._offset:
            self._offset = page_offset
            self._render()
        # ハイライト (簡易: 行内のHEX部分)
        self.hex_text.tag_remove("search", "1.0", tk.END)
        local = pos - self._offset
        if 0 <= local < self.PAGE_SIZE:
            row = local // self.BYTES_PER_ROW
            col = local % self.BYTES_PER_ROW
            # テキスト行: row+1, HEX列: 10 (addr) + col*3
            line_no  = row + 1
            hex_col  = 10 + col * 3
            end_col  = hex_col + length * 3 - 1
            self.hex_text.tag_add(
                "search",
                f"{line_no}.{hex_col}", f"{line_no}.{end_col}")
            self.hex_text.see(f"{line_no}.0")
        self.info_var.set(
            f"オフセット: 0x{pos:08X} ({pos})  "
            f"({self._search_idx + 1}/{len(self._search_results)} 件目)")


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App086(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

HEXビューアのコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

クラス設計とコンストラクタ

App086 クラスにアプリの全機能をまとめています（メソッド10個・全257行）。__init__ ではタイトル「HEXビューア」とウィンドウサイズ 920x620 を設定します。あわせて状態を保持する変数（self._data・self._offset）を初期化し、最後に _build_ui() で画面を組み立てます。