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问C语言的Basic Brainfuck解释器
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Code Review用户

提问于 2016-07-11 01:00:26

回答 1查看 4.8K关注 0票数 5

我用C. 这里托管的最新版本写了一个小型的Brainfuck翻译。

我发现很难测试我的解释器，因为用Brainfuck编写一个程序有点困难(或者至少非常乏味)，而且我在网上找到的许多片段要么没有输出，要么非常神秘，所以我不知道是否一切正常。

不过，我已经在上面测试了一些程序，我测试的程序也很有效。

任何批评/建议都会很好。

#include <stdio.h>

#define MEMSIZE 30000

int memory[MEMSIZE];
int instructions[MEMSIZE];

int memptr = 0;
int insptr = 0;

int isInstruction(char);
void runInstruction(char);

int main(int argc, char *argv[]) {
    // Open input file
    FILE *file = fopen(argv[1], "r");
    if (file == 0){
        printf("Error: Could not open source file\n");
        return 0;
    }

    // Read all instructions from input
    char c;
    int i = 0;
    int balance = 0; // Keeps track of `[` and `]` balance
    while ((c = fgetc(file)) != EOF && i < MEMSIZE){
        if(isInstruction(c)){
            instructions[i] = c;
            i++;
            if (c == '[')
                balance++;
            if (c == ']')
                balance--;
        }
    }

    // Close input file
    fclose(file);

    // Error if amount of instructions is more than permitted
    if (c != EOF && i >= MEMSIZE){
        printf("Error: cannot read more than 30000 instructions\n");
        return 0;
    }

    // Error if `[` and `]` aren't balanced
    if (balance != 0){
        printf("Error: `[` and `]` were not balanced\n");
        return 0;
    }

    // Run the program
    while(insptr < MEMSIZE && instructions[insptr] != 0){
        runInstruction(instructions[insptr]);
        insptr++;
    }
}

int isInstruction(char c) {
    if(c == '+' || c == '-' || c == '>' || c == '<' || c == '[' || c == ']' ||
       c == '.' || c == ','){
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

void runInstruction(char c) {
    switch(c){
    case '+':
        memory[memptr]++;
        break;
    case '-':
        memory[memptr]--;
        break;
    case '>':
        if (memptr < MEMSIZE - 1)
            memptr++;
        else
            memptr = 0;
        break;
    case '<':
        if (memptr > 0)
            memptr--;
        else
            memptr = MEMSIZE - 1;
        break;
    case '[':
        if (memory[memptr] == 0)
            // seek `]` forward
            while(instructions[insptr] != ']'){
                insptr++;
            }
        break;
    case ']':
        if (memory[memptr] != 0)
            // seek `[` backward
            while(instructions[insptr] != '['){
                insptr--;
            }
        break;
    case '.':
        putchar(memory[memptr]);
        break;
    case ',':
        memory[memptr] = getchar();
        break;
    default:
        printf("Error: Encountered unknown instruction `%c`\n",c);
    }
}

brainfuck

interpreter

回答 1

Code Review用户

发布于 2016-07-11 09:50:15

Bugs

您的程序不适用于嵌套循环。如果你有

+   jump into the loop
[   this is the first loop
  [ this is the second loop                                 (1)
  - decrease current value to get out of loop
  ]
  + we increment our current value to get back to the start
]   whoops, we go to (1)

您需要记住遇到的[的位置。一堆东西会派上用场。

此外，余额计算不正确。程序][被解析，因为balance == 0，但它不应该。

写入错误到stderr

如果要打印错误，请使用fprintf(stderr,…)而不是printf。

用`else`

显示独占分支

如果两个if彼此独占，请确保使用else if：

if (c == '[')
    balance++;
else if (c == ']')
    balance--;


// add the balance check, see bugs above
if (balance < 0){
    ...
}

如果可能的话，

避免使用全局变量测试

接下来，尽可能避免全局变量。这将帮助您测试您的功能。例如，如果将Brainfuck数据分组到一个结构中，则可以检查它是否正确地解析代码：

typedef struct brainfuck_data {
    int * memory;
    int * instructions;
    size_t memsize;

    int memptr;
    int insptr;
} bf_data_t;

int brainfuck_data_init(bf_data_t * data, size_t memsize) {
    data.memory = calloc(memsize, sizeof(int));
    if(!data.memory) {
        return -1;
    }
    data.instructions = calloc(memsize, sizeof(int));
    if(!data.instructions) {
        free(data.memory);
        return -2;
    }
    data.memsize = memsize;
    data.memptr  = 0;
    data.insptr  = 0;
}

// and so on for brainfuck_data_deinit

现在，如果您有brainfuck_data_file(bf_data_t * data, FILE * fp)或brainfuck_data_parse(bf_data_t *, const char*)，您可以检查解析器是否正确地忽略了非brainfuck令牌：

brainfuck_data_parse(&bf1, "[,.]");
brainfuck_data_parse(&bf2, "a simple echo program: [,.]");

int instructionsDiffer = 0;
for(i = 0; i < bf1.memsize && i < bf2.memsize && …; ++i){
   if(bf1.instructions[i] != bf2.instructions[i]) {
     instructionsDiffer = 1;
     break;
   }
   if(bf1.instructions[i] == 0)
     break;
}

非全局状态使得测试程序更加容易。

请注意，上面代码中的神奇数字-1和-2应该记录在某个地方，并替换为define。

#define BF_E_ALLOC_MEMORY -1
#define BF_E_ALLOC_INSTR  -2
#define BF_E_OK            0

拆分功能

目前，解析是在main中完成的。把它分成它自己的功能。上面给出了一个启示。

将其分解为一小组值

目前，您的所有指令都保留为字符。相反，您可以使用enum：

typedef enum {
   BF_INC,        BF_DEC,
   BF_GET,        BF_PUT
   BF_NEXT,       BF_PREV
   BF_LOOP_START, BF_LOOP_END       
} brainfuck_instruction_t;

这样，如果你用

typedef struct brainfuck_data {
    brainfuck_instruction_t * instructions;
    ...
} bf_data_t;

你已经知道只有有效的指示，除非有人事先篡改了它们。好的副作用是，您可以将几乎所有类似Brainfuck的语言解析成同一组指令，并仍然运行它们。看这个问与答为灵感。

结论

用非平凡的循环测试程序，将其功能分解为更易于测试的小函数，通过使用enums和更少的全局变量使代码更容易出错。

对于使用循环的程序，请尝试计算n_th Fibonacci数(但是对于小_n，因为BF中的加法需要很长时间)。

票数 8

页面原文内容由Code Review提供。腾讯云小微IT领域专用引擎提供翻译支持

原文链接：

https://codereview.stackexchange.com/questions/134489

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