有人把这个发送给我，并声称这是Brainfuck语言的Hello World（我希望是这样...）
++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++>+<<<<-]>++.>+.+++++++..+++.>++.<<+++++++++++++++.>.+++.------.--------.>+.>.
我知道它的基本原理是通过移动指针并增减数据来工作...
但我仍然想知道，它到底是如何工作的？它是如何在屏幕上打印任何东西的？它是如何编码文本的？我完全不理解...
脑急转弯程序的“Hello World”是如何工作的？
148
- speeder
5
39用这种语言编写的应用程序肯定很难维护。 - Déjà vu
26@ring0：不，那是一种只写语言。 - LetMeSOThat4U
1它有什么实际用途？ - Yash Kumar Verma
11@YashVerma 不需要一个... - Insane
65在语言名称中已经明确指出了。 - Mateen Ulhaq
6个回答
300
1. 基础知识
要理解Brainfuck，你需要想象一个由0初始化的无限单元格数组。
...[0][0][0][0][0]...
当brainfuck程序启动时，它会指向任何一个单元格。
...[0][0][*0*][0][0]...
如果将指针向右移动>，就是将指针从单元格X移动到单元格X+1。
...[0][0][0][*0*][0]...
如果增加单元格数值+，你将得到：
...[0][0][0][*1*][0]...
如果您再次增加单元格的值+，您将得到：
...[0][0][0][*2*][0]...
如果你减少单元格的值
-，你会得到：...[0][0][0][*1*][0]...
如果你将指针向左移动
<，那么你就是将指针从单元格 X 移动到单元格 X-1。...[0][0][*0*][1][0]...
2. 输入
要读取字符，您需要使用逗号 ,。它的作用是：从标准输入中读取字符，并将其十进制 ASCII 码写入实际单元格。
请参考 ASCII 表。例如，! 的十进制码是 33，而 a 的十进制码是 97。
好的，现在想象一下您的BF程序内存看起来像：
...[0][0][*0*][0][0]...
假设标准输入代表 a，如果您使用逗号 , 运算符，则BF会将十进制ASCII码 97 读入内存：
...[0][0][*97*][0][0]...
你通常希望那样想，但事实要更加复杂一些。事实上，BF 不是读一个字符，而是读一个字节（无论这个字节是什么）。让我举个例子：
在 Linux 中
$ printf ł
输出：
ł
这是一个特定的波兰字符，无法由 ASCII 编码表示。在此情况下使用 UTF-8 编码，因此它需要在计算机内存中占用多个字节。我们可以通过进行十六进制转储来证明：
$ printf ł | hd
这显示：
00000000 c5 82 |..|
零偏移。第一个字节是
82，第二个字节是c5，表示我们要读取的字符为ł。其中|..|是不可能在这种情况下出现的图形化表示。如果您将
ł作为输入传递给只读取单个字节的BF程序，则程序内存将如下所示：...[0][0][*197*][0][0]...
为什么是197？因为十进制的197等于十六进制的c5。感觉很熟悉吗？当然了。它就是字母ł的第一个字节！
3. 输出
要打印字符，你需要使用点号.。它的作用是：假设我们把实际单元格的值视为十进制ASCII码，将相应的字符打印到标准输出。
好了，现在让我们假设你的BF程序内存看起来像这样：
...[0][0][*97*][0][0]...
如果现在使用点（.）运算符，BF会输出：
a
因为 ASCII 中的a十进制代码是 97。
例如，BF程序如下（97个加号和2个点）：
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++..
将使所指向的单元格的值增加到97，并将其打印出来两次。
aa
4. 循环
在 BF 中，循环由循环开始符号 [ 和循环结束符号 ] 组成。您可以将其视为 C/C++ 中的 while，其中条件是实际单元格值。
请看下面的 BF 程序：
++[]
++ 会使实际单元格的值增加两次：
...[0][0][*2*][0][0]...
[] 就像 while(2) {}，所以它是一个无限循环。
假设我们不想让这个循环无限制地执行下去，我们可以采取以下措施：
++[-]
每次循环时，它都会减少实际单元格值。一旦实际单元格值为
0，循环就会结束。...[0][0][*2*][0][0]... loop starts
...[0][0][*1*][0][0]... after first iteration
...[0][0][*0*][0][0]... after second iteration (loop ends)
让我们再考虑一个有限循环的例子：
++[>]
这个例子表明，我们不必在循环开始的单元格结束循环。
...[0][0][*2*][0][0]... loop starts
...[0][0][2][*0*][0]... after first iteration (loop ends)
然而，回到起点是个好习惯。为什么呢？因为如果循环结束在它开始的另一个单元格，我们就不能确定单元格指针的位置。说实话，这种做法可以让Brainfuck变得不那么晦涩难懂。
- Scony
9
4好的，现在我明白了 :) - speeder
33那是一个完美的解决方案，适合初学者理解这种语言思想。恭喜你，写得很好。 - Casey ScriptFu Pharr
4我看过的最好的Brainfuck介绍。老实说，你的帖子有点让BF失去了它的魅力。 - Boyang
3我想如果你需要一个业余时间的项目，你可以为Brainfuck添加Unicode支持。 - Álvaro González
3在你的帖子之后，BF不再是BF了！ - thanos.a
显示剩余4条评论
57
维基百科有一份注释版的代码。
+++++ +++++ initialize counter (cell #0) to 10
[ use loop to set the next four cells to 70/100/30/10
> +++++ ++ add 7 to cell #1
> +++++ +++++ add 10 to cell #2
> +++ add 3 to cell #3
> + add 1 to cell #4
<<<< - decrement counter (cell #0)
]
> ++ . print 'H'
> + . print 'e'
+++++ ++ . print 'l'
. print 'l'
+++ . print 'o'
> ++ . print ' '
<< +++++ +++++ +++++ . print 'W'
> . print 'o'
+++ . print 'r'
----- - . print 'l'
----- --- . print 'd'
> + . print '!'
> . print '\n'
为了回答你的问题，
,和.字符用于输入/输出。文本采用ASCII编码。
维基百科文章也进一步深入讨论了这个话题。第一行将
a [0] = 10初始化为从0开始递增十次。第2行的循环有效地设置了数组的初始值：a [1] = 70（接近字符“H”的ASCII代码72），a [2] = 100（接近字符“e”的101或'e'），a [3] = 30（接近空格的代码32）和a [4] = 10（换行符）。循环通过在每次循环中分别向单元格a [1]、a [2]、a [3]和a [4]添加7、10、3和1来工作，总共对每个单元格进行10次加法运算（得到a [1]=70等）。循环结束后，a [0]为零。>++。然后将指针移动到a [1]，其值为70，将其加上2（产生72，即大写字母H的ASCII字符代码），并输出它。下一行将数组指针移动到
a [2]并将其加1，生成101，即小写字母'e'，然后输出。由于'l'恰好是'e'之后的第七个字母，因此需要将另外七个（
+++++++）添加到a [2]中，然后将结果输出两次。'o'是'l'之后的第三个字母，因此需要将
a [2]再增加三次并输出结果。程序的其余部分以相同的方式继续进行。对于空格和大写字母，会选择不同的数组单元格并根据需要进行递增或递减。
- ken
5
但是为什么它会打印？或者说它是如何打印的？注释向我解释了这行代码的意图，现在需要知道它具体做了什么。 - speeder
9它之所以会打印输出，是因为编译器知道逗号和句点用于输入/输出，就像 C 通过使用 putchar 来打印输出一样。这是由编译器处理的实现细节。 - ken
1同时也因为它将“Hello World”中ASCII字符所需的单元格设置为整数值。 - slugonamission
1我期望有更深入的解释...但是 :/ - speeder
1@speeder - 我在答案中添加了来自维基百科的代码详细解释。您可以查看链接的文章获取更多信息。 - ken
11
Brainfuck，顾名思义。它只使用了 8 个字符> [ . ] , - +，这使得它是最快速学习的编程语言，但也是最难实现和理解的编程语言。最终你会被逼疯。
它在数组中存储值：[72] [101] [108] [111]
初始化指针指向数组的第1个单元格：
>将指针向右移动1个位置<将指针向左移动1个位置+将单元格的值加1-将单元格的值减1.输出当前单元格的值,输入数据到当前单元格[ ]循环，如 +++[-]，表示循环3次，- 运算符将计数器的值减1
存储在单元格中的值是 ASCII 值：
因此，参考上面的数组：[72] [101] [108] [108] [111]，如果你匹配 ASCII 值，你会发现它写的是 Hello。
恭喜！你已经学会了 BF 的语法。
——-更多内容———
让我们编写第一个程序，即 Hello World，之后你就能用这种语言写下自己的名字了。
+++++ +++++[> +++++ ++ >+++++ +++++ >+++ >+ <<<-]>++.>+.+++++ ++..+++.++.+++++ +++++ +++++.>.+++.----- -.----- ---.>+.>.
分解成若干部分：
+++++ +++++[> +++++ ++
>+++++ +++++
>+++
>+
<<<-]
创建一个包含4个元素的数组(元素数量为>)，并设置一个类似于10的计数器: —-伪代码—-
array =[7,10,3,1]
i=10
while i>0:
element +=element
i-=1
因为计数器的值存储在单元格0中，>移动到单元格1并将其值更新为+7，>移动到单元格2并将其先前的值增加10，以此类推...。
<<< 返回到单元格0并将其值减1。因此，在循环完成后，我们有一个数组：[70,100,30,10]。
>++.
移动到第一个元素并将其值增加2（两个'+'），然后使用该ASCII值打印（'.'）字符。例如在Python中：
chr(70+2) # 打印'H'
>+.
移动到第二个单元格，将其值增加1到101并打印（'.'）其值，即chr（101） chr（101）＃打印'e' 现在下一段中没有>或<，因此它只取最新元素的当前值并将其递增
+++++ ++..
最新元素 = 101 因此，101 + 7 并将其打印两次（因为有两个“..”）chr(108)#打印l两次 可以用作
for i in array:
for j in range(i.count(‘.’)):
print_value
———它在哪里被使用？——-
这只是一种用于挑战程序员的玩笑语言，实际上没有被广泛应用。
- DARK_C0D3R
9
为了回答关于它如何知道打印什么的问题，我在打印代码右侧添加了ASCII值的计算：
> just means move to the next cell
< just means move to the previous cell
+ and - are used for increment and decrement respectively. The value of the cell is updated when the increment/decrement happens
+++++ +++++ initialize counter (cell #0) to 10
[ use loop to set the next four cells to 70/100/30/10
> +++++ ++ add 7 to cell #1
> +++++ +++++ add 10 to cell #2
> +++ add 3 to cell #3
> + add 1 to cell #4
<<<< - decrement counter (cell #0)
]
> ++ . print 'H' (ascii: 70+2 = 72) //70 is value in current cell. The two +s increment the value of the current cell by 2
> + . print 'e' (ascii: 100+1 = 101)
+++++ ++ . print 'l' (ascii: 101+7 = 108)
. print 'l' dot prints same thing again
+++ . print 'o' (ascii: 108+3 = 111)
> ++ . print ' ' (ascii: 30+2 = 32)
<< +++++ +++++ +++++ . print 'W' (ascii: 72+15 = 87)
> . print 'o' (ascii: 111)
+++ . print 'r' (ascii: 111+3 = 114)
----- - . print 'l' (ascii: 114-6 = 108)
----- --- . print 'd' (ascii: 108-8 = 100)
> + . print '!' (ascii: 32+1 = 33)
> . print '\n'(ascii: 10)
- Rehana Mahfuz
5
所有答案都很详细，但它们缺少一个小细节：打印。
在构建您的Brainfuck翻译器时，您还要考虑字符
例如： 假设您有-->
。，这实际上就是Brainfuck中打印语句的样子。因此，当您的Brainfuck翻译器遇到。字符时，它应该打印当前指向的字节。例如： 假设您有-->
char *ptr = [0] [0] [0] [97] [0]...
如果这是一个Brainfuck语句：>>>.，则您的指针应该向右移动3个空格，落在：[97]，所以现在*ptr = 97，完成后您的翻译器遇到。，然后应该调用write(1, ptr, 1)
或者任何等效的打印语句来打印当前指向的字节，该字节的值为97，并且字母a将被打印在std_output上。
- zeezor
2
我认为你想知道的是Brainfuck如何处理所有代码。解析器是用高级语言编写的，例如Python，以解释代码中点号或加法符号的含义。
因此，解析器将逐行读取您的代码，并说：“好的，有一个>符号，所以我必须推进内存位置。这段代码很简单，如果（该内存位置中的内容）==>，则memlocation = + memlocation，这是用高级语言编写的。同样，如果（内存位置中的内容）==“。”，那么打印（内存位置的内容）。
希望这能澄清问题。tc
因此，解析器将逐行读取您的代码，并说：“好的，有一个>符号，所以我必须推进内存位置。这段代码很简单，如果（该内存位置中的内容）==>，则memlocation = + memlocation，这是用高级语言编写的。同样，如果（内存位置中的内容）==“。”，那么打印（内存位置的内容）。
希望这能澄清问题。tc
- Rahul
网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的可以查看英文原文，
原文链接
原文链接