標籤: 暫無標籤

Brainfuck是一種極小化的計算機語言,它是由Urban Müller在1993年創建的。由於fuck在英語中是髒話,這種語言有時被稱為brainf*ck或brainf***,甚至被簡稱為BF。

1簡介

Müller的目標是建立一種簡單的、可以用最小的編譯器來實現的、符合圖靈完全思想的編程語言。這種語言由八種狀態構成,為Amiga機器編寫的編譯器(第二版)只有240個位元組大小!
Brainfuck
就象它的名字所暗示的,brainfuck程序很難讀懂。儘管如此,brainfuck圖靈機一樣可以完成任何計算任務。雖然brainfuck的計算方式如此與眾不同,但它確實能夠正確運行。
這種語言基於一個簡單的機器模型,除了指令,這個機器還包括:一個以位元組為單位、被初始化為零的數組、一個指向該數組的指針(初始時指向數組的第一個位元組)、以及用於輸入輸出的兩個位元組流。
這種 語言,是一種按照「Turing complete(完整圖靈機)」思想設計的語言,它的主要設計思路是:用最小的概念實現一種「簡單」的語言,BrainF**k 語言只有八種符號,所有的操作都由這八種符號的組合來完成。

2字元標識

下面是這八種狀態的描述,其中每個狀態由一個字元標識:
字元
含義
>
指針加一
<
指針減一
+
指針指向的位元組的值加一
-
指針指向的位元組的值減一
.
輸出指針指向的單元內容(ASCⅡ碼)
,
輸入內容到指針指向的單元(ASCⅡ碼)
[
如果指針指向的單元值為零,向後跳轉到對應的]指令的次一指令處
]
如果指針指向的單元值不為零,向前跳轉到對應的[指令的次一指令處
(按照更節省時間的簡單說法,"]"也可以說成「向後跳轉到對應的"["狀態」。這兩解釋是一樣的。)
(第三種同價的說法,"["意思是"向前跳轉到對應的"]"",]意思是"向後跳轉到對應的[指令的次一指令處,如果指針指向的位元組非零。")
Brainfuck程序可以用下面的替換方法翻譯成C語言(假設ptr是char*類型):
Brainfuck
C
>
++ptr;
<
--ptr;
+
++*ptr;
-
--*ptr;
.
putchar(*ptr);
,
*ptr =getchar();
[
while (*ptr) {
]
}
當前位置清零
[-] 將當前指針的值歸零
之前位置清零
[[-]<] 將當前指針以及之前的指針歸零
字元I/O
,. 從鍵盤讀取一個字元並輸出到屏幕上。
簡單的循環
,[.,] 這是一個連續從鍵盤讀取字元並回顯到屏幕上的循環。注意,這裡假定0表示輸入結束,事實上有些系統並非如此。以-1和"未改變"作為判斷依據的程序代碼分別是",+[-.,+]"和",[.[-],]"。
指針維護
>,[.>,] 通過移動指針保存所有的輸入,供後面的程序使用。
加法
[->+<]
把當前位置的值加到後面的單元中(破壞性的加,它導致左邊的單元被歸零)。

3條件指令

,----------[----------------------.,----------]
這個程序會把從鍵盤讀來的小寫字元轉換成大寫。按回車鍵退出程序。
首先,我們通過,讀入第一個字元並把它減10(大多數情況下,brainfuck使用10作為換行符的值)。如果用戶按的是回車鍵,循環命令([)就會直接跳轉到程序的結尾:因為這時第一個位元組已經被減到了零。如果輸入的字元不是換行符(假設它是一個小寫字元),程序進入循環。在這裡我們再減去剩下的22,這樣總共減掉32:這是ASCⅡ碼中小寫字元和大寫字元的差值。
下面我們把它輸出到屏幕。然後接收下一個輸入字元,並減去10。如果它是換行符,退出循環;否則,再回到循環的開始,減去22並輸出……當循環退出時,因為後面已經沒有其他的指令,程序也隨之終止。

4加法

,>++++++[<-------->-],,[<+>-],<.>.
這個程序對兩個一位數做加法,並輸出結果(如果結果也只有一位數的話):4+3
7 (現在程序開始有點複雜了。我們要涉及到數組中單元的內容了,比如[0]、[1]、[2]之類。)
第一個輸入的數字被放在在[0]中,從中減去48來把它從ASCⅡ碼值48到57轉換為數值0到9:這是通過在[1]中放入6,然後按照[1]中的次數讓一個循環從[0]中多次減去8來完成的(當加上或減去一個大的數值時,這是常用的辦法)。下一步,加號被讀入[1]中;然後,第二個數字被輸入,覆蓋掉加號。
下面的循環[<+>-]執行最重要的工作:通過把第二個數字移動到第一個裡面讓它們相加,並把[1]清空。這裡的每次循環都把[0]增一併從[1]中減一;最終,在[1]被置零的多次循環中,[1]中的值就被轉移到了[0]中。現在,[1]中是我們輸入的換行符(這個程序里,我們沒有設置對輸入錯誤的檢查機制)。
然後,指針被移回到指向[0],並輸出它的內容([0]裡面現在是 a + (b + 48) 的值,因為我們沒有修改b的值,這等於 (a + b) + 48,也就是我們想要輸出的ASCⅡ值)。然後,把指針指向[1],裡面保存著前面輸入的換行符;輸出換行符,程序結束。

5乘法

,>,,>++++++++[<------<------>>-]<<[>[>+>+<<-]>>[<<+>>-]<<<-]>>>++++++[<++++++++>-],<.>.
和前一個程序類似,不過這次是乘法而不是加法。
第一個輸入的數字被放入[0],星號和第二個數字被放入[1],然後兩個數值都被校正:減去48。
現在,程序進入了主循環。我們的基本思想是:每次從[0]中減去一,同時把[1]的值加入到保存乘積的[2]中。在實際操作中,第一個內層循環把[1]的值同時轉移到[2]和[3]中,同時[1]清零(這是我們複製數字的基該方法)。下一個內層循環把[3]中的值重新放回到[1],並清零[3]。然後從[0]中減一,結束外層循環。在退出這個循環時,[0]中為零,[1]仍然是輸入的第二個數值,[2]則是這兩個數值的和。(要是想保存第一個數,我們可以在外層循環中每次給[4]加一,最後把[4]移回[0]。)在結果中加48,並把換行符讀入[3],輸出ASCⅡ碼的乘積,然後輸出剛才保存的換行符。

6除法

,>,>++++++[-<--------<-------->>]
從簡單儲存2個數字元到[0]和[1],並各自減去48
<<[ 這是一個主循環,在被除數,也就是[0]的值為0后循環跳出
>[->+>+<<] 從單元1中複製除數的值到[2]和[3],設[1]為0
>[-<<- 被除數[1]減去除數[2],結果將儲存在[0],並且[2]將歸0
[>]>>>[<[>>>-<<<[-]]>>]<<] 如果被除數[0]為0,跳出循環
>>>+ 加1值商到[5]
<<[-<<+>>] 從[3]複製除數到[1]
<<<] 移動指針到[0]
>[-]>>>>[-<<<<<+>>>>>] 從[5]複製商到[0] (這步不是必須的,但會更清楚)
<<<<++++++[-<++++++++>]<.
上一篇[計算機程序設計語言]    下一篇 [A+]

相關評論

同義詞:暫無同義詞