Трах мозгов

Не путать с Brain Fuck Scheduler или Mindfuck .

Трах мозгов

Парадигма	Эзотерический , императивный , структурированный
Разработано	Урбан Мюллер
Впервые появился	сентябрь 1993 г.
Дисциплина набора текста	Бестиповый
Расширения имен файлов	.б, .бф
Под влиянием
П'' , ЛОЖЬ
Под влиянием
Мальбольге

Brainfuck — это эзотерический язык программирования, созданный в 1993 году швейцарским студентом-физиком Урбаном Мюллером. Разработанный как предельно минималистичный, язык состоит всего из восьми простых команд, указателя данных и указателя инструкций .

Brainfuck — это пример так называемой « тарпита Тьюринга» : его можно использовать для написания любой программы, но это непрактично, поскольку он обеспечивает так мало абстракции, что программы становятся очень длинными или сложными. Хотя Brainfuck полностью по Тьюрингу завершен , он предназначен не для практического использования, а для того, чтобы бросать вызов и развлекать программистов . Brainfuck требует от человека разбивать команды на микроскопические шаги.

Язык получил свое название от жаргонного термина Brainfuck , который относится к вещам настолько сложным или необычным, что они выходят за пределы человеческого понимания, поскольку он не был предназначен или создан для разработки настоящего программного обеспечения, а для того, чтобы бросить вызов границам компьютерного программирования .

Поскольку название языка содержит ненормативную лексику , используется множество заменителей, таких как Brainfsck, Branflakes, Brainoof, Brainfrick, BrainF и BF.

История

Мюллер разработал Brainfuck с целью реализовать минимально возможный компилятор . вдохновлен 1024- байтовым компилятором языка программирования FALSE . Оригинальный компилятор Мюллера был реализован на машинном языке и скомпилирован в двоичный файл размером 296 байт. Он загрузил первый компилятор Brainfuck в Aminet в 1993 году. К программе прилагался файл «Readme» , в котором кратко описывался язык, и бросался вызов читателю: «Кто может запрограммировать на нем что-нибудь полезное? :)». Мюллер также включил переводчика и несколько примеров. Вторая версия компилятора использовала всего 240 байт.

Языковой дизайн

Язык состоит из восьми команд . Программа Brainfuck представляет собой последовательность этих команд, возможно, с вкраплениями других символов (которые игнорируются). Команды выполняются последовательно, за некоторыми исключениями: указатель инструкции начинается с первой команды, и каждая команда, на которую он указывает, выполняется, после чего он обычно переходит к следующей команде. Программа завершается, когда указатель инструкции перемещается за последнюю команду.

Язык Brainfuck использует простую машинную модель, состоящую из указателя программы и инструкции, а также одномерного массива, состоящего как минимум из 30 000 байтовых ячеек, инициализированных нулем; подвижный указатель данных (инициализированный так, чтобы указывать на самый левый байт массива); и два потока байтов для ввода и вывода (чаще всего подключаются к клавиатуре и монитору соответственно и используют ASCII кодировку символов ).

Каждая из восьми языковых команд состоит из одного символа:

Характер	Значение
>	Увеличьте указатель данных на единицу (чтобы он указывал на следующую ячейку справа).
<	Уменьшите указатель данных на единицу (чтобы указать на следующую ячейку слева).
+	Увеличивает байт указателя данных на единицу.
-	Уменьшите байт в указателе данных на единицу.
.	Выведите байт по указателю данных.
,	Примите один байт входных данных, сохранив его значение в байте указателя данных.
[	Если байт в указателе данных равен нулю, то вместо перемещения указателя инструкции вперед к следующей команде переместите его вперед к команде после совпадения. ] команда.
]	Если байт в указателе данных не равен нулю, то вместо перемещения указателя инструкции вперед к следующей команде перейдете обратно к команде после совпадения. [ команда.

[ и ] совпадают, как это обычно делают круглые скобки: каждый [ соответствует ровно одному ] и наоборот, [ на первом месте, и не может быть бесподобных [ или ] между ними двумя.

Программы Brainfuck обычно сложны для понимания. Частично это связано с тем, что любая задача средней сложности требует длинной последовательности команд, а частично потому, что текст программы не дает прямых указаний о состоянии программы . Это, а также неэффективность Brainfuck и его ограниченные возможности ввода/вывода, являются одними из причин, по которым он не используется для серьезного программирования. Тем не менее, как и любой полный по Тьюрингу язык, Brainfuck теоретически способен вычислять любую вычислимую функцию или моделировать любую другую вычислительную модель, если ему предоставлен доступ к неограниченному объему памяти. Было написано множество программ Brainfuck. Хотя программы Brainfuck, особенно сложные, сложно писать, написать интерпретатор Brainfuck на более типичном языке, таком как C, из-за его простоты довольно тривиально. Также существуют интерпретаторы Brainfuck, написанные на самом языке Brainfuck.

Примеры

Добавление двух значений

В качестве первого простого примера следующий фрагмент кода добавит значение текущей ячейки к следующей ячейке: каждый раз, когда выполняется цикл, текущая ячейка уменьшается, указатель данных перемещается вправо, следующая ячейка увеличивается и указатель данных снова перемещается влево. Эта последовательность повторяется до тех пор, пока начальная ячейка не станет 0.

[->+<]

Это можно включить в простую программу сложения следующим образом:

++       Cell c0 = 2
> +++++  Cell c1 = 5

[        Start your loops with your cell pointer on the loop counter (c1 in our case)
< +      Add 1 to c0
> -      Subtract 1 from c1
]        End your loops with the cell pointer on the loop counter

At this point our program has added 5 to 2 leaving 7 in c0 and 0 in c1
but we cannot output this value to the terminal since it is not ASCII encoded

To display the ASCII character "7" we must add 48 to the value 7
We use a loop to compute 48 = 6 * 8

++++ ++++  c1 = 8 and this will be our loop counter again
[
< +++ +++  Add 6 to c0
> -        Subtract 1 from c1
]
< .        Print out c0 which has the value 55 which translates to "7"!

Привет, мир!

Следующая программа печатает «Hello World!» и новая строка на экране:

[ This program prints "Hello World!" and a newline to the screen; its
  length is 106 active command characters. [It is not the shortest.]

  This loop is an "initial comment loop", a simple way of adding a comment
  to a BF program such that you don't have to worry about any command
  characters. Any ".", ",", "+", "-", "<" and ">" characters are simply
  ignored, the "[" and "]" characters just have to be balanced. This
  loop and the commands it contains are ignored because the current cell
  defaults to a value of 0; the 0 value causes this loop to be skipped.
]
++++++++                Set Cell #0 to 8
[
    >++++               Add 4 to Cell #1; this will always set Cell #1 to 4
    [                   as the cell will be cleared by the loop
        >++             Add 2 to Cell #2
        >+++            Add 3 to Cell #3
        >+++            Add 3 to Cell #4
        >+              Add 1 to Cell #5
        <<<<-           Decrement the loop counter in Cell #1
    ]                   Loop until Cell #1 is zero; number of iterations is 4
    >+                  Add 1 to Cell #2
    >+                  Add 1 to Cell #3
    >-                  Subtract 1 from Cell #4
    >>+                 Add 1 to Cell #6
    [<]                 Move back to the first zero cell you find; this will
                        be Cell #1 which was cleared by the previous loop
    <-                  Decrement the loop Counter in Cell #0
]                       Loop until Cell #0 is zero; number of iterations is 8

The result of this is:
Cell no :   0   1   2   3   4   5   6
Contents:   0   0  72 104  88  32   8
Pointer :   ^

>>.                     Cell #2 has value 72 which is 'H'
>---.                   Subtract 3 from Cell #3 to get 101 which is 'e'
+++++++..+++.           Likewise for 'llo' from Cell #3
>>.                     Cell #5 is 32 for the space
<-.                     Subtract 1 from Cell #4 for 87 to give a 'W'
<.                      Cell #3 was set to 'o' from the end of 'Hello'
+++.------.--------.    Cell #3 for 'rl' and 'd'
>>+.                    Add 1 to Cell #5 gives us an exclamation point
>++.                    And finally a newline from Cell #6

Для удобства чтения этот код разбит на множество строк, добавлены пробелы и комментарии. Brainfuck игнорирует все символы, кроме восьми команд. +-<>[],. поэтому специальный синтаксис для комментариев не требуется (пока комментарии не содержат командные символы). С таким же успехом код можно было бы написать так:

++++++++[>++++[>++>+++>+++>+<<<<-]>+>+>->>+[<]<-]>>.>---.+++++++..+++.>>.<-.<.+++.------.--------.>>+.>++.

РОТ13

Эта программа шифрует вводимые данные с помощью шифра ROT13 . Для этого он должен сопоставить символы AM ( ASCII 65–77) с NZ (78–90) и наоборот. Также он должен сопоставить am (97-109) с nz (110-122) и наоборот. Он должен сопоставить все остальные символы с собой; он считывает символы по одному и выводит их зашифрованные эквиваленты, пока не прочитает EOF (здесь предполагается, что он представлен как -1 или «без изменений»), после чего программа завершается.

-,+[                         Read first character and start outer character reading loop
    -[                       Skip forward if character is 0
        >>++++[>++++++++<-]  Set up divisor (32) for division loop
                               (MEMORY LAYOUT: dividend copy remainder divisor quotient zero zero)
        <+<-[                Set up dividend (x minus 1) and enter division loop
            >+>+>-[>>>]      Increase copy and remainder / reduce divisor / Normal case: skip forward
            <[[>+<-]>>+>]    Special case: move remainder back to divisor and increase quotient
            <<<<<-           Decrement dividend
        ]                    End division loop
    ]>>>[-]+                 End skip loop; zero former divisor and reuse space for a flag
    >--[-[<->+++[-]]]<[         Zero that flag unless quotient was 2 or 3; zero quotient; check flag
        ++++++++++++<[       If flag then set up divisor (13) for second division loop
                               (MEMORY LAYOUT: zero copy dividend divisor remainder quotient zero zero)
            >-[>+>>]         Reduce divisor; Normal case: increase remainder
            >[+[<+>-]>+>>]   Special case: increase remainder / move it back to divisor / increase quotient
            <<<<<-           Decrease dividend
        ]                    End division loop
        >>[<+>-]             Add remainder back to divisor to get a useful 13
        >[                   Skip forward if quotient was 0
            -[               Decrement quotient and skip forward if quotient was 1
                -<<[-]>>     Zero quotient and divisor if quotient was 2
            ]<<[<<->>-]>>    Zero divisor and subtract 13 from copy if quotient was 1
        ]<<[<<+>>-]          Zero divisor and add 13 to copy if quotient was 0
    ]                        End outer skip loop (jump to here if ((character minus 1)/32) was not 2 or 3)
    <[-]                     Clear remainder from first division if second division was skipped
    <.[-]                    Output ROT13ed character from copy and clear it
    <-,+                     Read next character
]                            End character reading loop

Моделирование абиогенеза

В 2024 году исследовательский проект Google использовал Brainfuck в качестве основы искусственной цифровой среды. Они обнаружили, что в этой среде репликаторы возникают естественным путем и конкурируют друг с другом за доминирование в окружающей среде. Блез Агуэра-и-Аркас; Алакуйала, Юрки; Эванс, Джеймс; Лори, Бен; Мордвинцев Александр; Никлассон, Эйвинд; Рандаццо, Этторе; Версари, Лука (2024). «Вычислительная жизнь: как хорошо сформированные самовоспроизводящиеся программы возникают из простого взаимодействия». arXiv : 2406.19108 [ cs.NE ].

См. также

• JSFuck — эзотерическое подмножество языка программирования JavaScript с очень ограниченным набором символов.