C指针算术代码片段

Question

我有一个程序需要破解。它是从另一种语言（这里不方便透露名称）翻译成C的。为了理解其工作原理，我正在慢慢重写和简化代码，以使用C提供的所有好的逻辑结构。

下面这段小代码在我的代码中不断出现，其中X和Y的值各不相同：

ptr[X]--;
while(ptr[X])
  {
    ptr[X]--;
    ptr += Y;
  }

ptr 的类型是 char *，由于它深嵌在循环中且依赖于输入和输出，我无法对数组的状态进行假设。我可以成功地“简化”为：

for(ptr[X]--; ptr[X]; ptr[X]--, ptr += Y);

但那太糟糕了。稍微好一点的说法是：

for(ptr[X]--; ptr[X]; ptr += Y) ptr[X]--;

我想知道是否有人能提供更好的上述代码简化版本，我将非常感激。这种情况不止发生了五次，并且妨碍了我简化和理解流程控制的能力，因此，如果有人能提供更简洁/易读的版本，那将是太棒了。如果有人能为代码提供任何精彩的见解，那也很棒，尽管我基本上理解它的作用。

对于特定的X和/或Y代码的洞察，也可以有所帮助。就其价值而言，Y往往介于-2和2之间，而X通常为1。

- Chris Lutz

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有人能解释一下“这里未讨论的语言”在远程实际应用中的用途吗？ - Tom

也许这是一个关于指针操作的练习吧？ - poundifdef

@Tom - 娱乐？我写了一个解释器来学习C语言，这对我很有帮助。 - Chris Lutz

@Chris。我只是在问而已。我第一次了解它还没有那么久，一直很好奇它的用途。谢谢你分享你的经验。 - Tom

好的。如果我可以添加一些有趣的观点，一个基本的cat实用程序就像",[.,]"这样简单。这个特定的程序实际上是一个bf解释器，用bf编写的，我想了解它的工作原理，因为这是我能想象到的唯一不使用递归编写的解释器（而且我已经知道如何使用递归编写一个）。 - Chris Lutz

Answer 1

ptr[X] 相当于 *(ptr + X)，因此我们可以将其重写为以下形式：

for((*(ptr + X))--; *(ptr + X); (*(ptr + X))--, ptr += Y);

现在这里有很多冗余，所以我们可以简化为：

char *ptr_plus_x = ptr + X;
for((*ptr_plus_x)--; *ptr_plus_x; (*ptr_plus_x)--, ptr_plus_x += Y);

那么我们可以完全去掉 ptr_plus_x：

ptr += X;
for((*ptr)--; *ptr; (*ptr)--, ptr += Y);

在英语中，我们访问偏移量为X、X+Y、X+2Y、X+3Y等的内存位置，逐个递减每个内存位置的值，直到找到一个值为0的内存位置。但是，0的测试总是在递减后发生，因此我们实际上是在寻找该序列中第一个值为1的内存位置。一旦找到它，我们将其递减为0并退出。

如果Y为1，则我们向前连续递减一系列内存位置，直到第一个1（包括该位置）为止。如果Y为-1，则从X偏移量开始向后搜索，同样的操作。如果Y为0，则会发生无限循环。如果Y是其他值，则搜索模式会跳过各种条目。

这不是非常直观的功能，所以我可以理解您为什么感到困惑。

- Adam Rosenfield

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要么比我们俩想的更令人困惑，要么就是在没有上下文的情况下很难看。这个版本给我一个总线错误。我以为通过在for()循环的末尾添加ptr -= X来纠正它，这将消除总线错误，但它不起作用（不产生输出）。 - Chris Lutz

我建议使用预减法而不是后减法，并在循环指令之后添加指令ptr -= X，以将ptr变量恢复到与原始代码完全相同的状态。当然，除非没有必要。 - chmike

如果Y=0，则不会出现无限循环。它只会使当前位置为0（或下溢），而不会向前或向后移动。 - aib

Answer 2

我会加上：

ptr[X]--
while (ptr[X]--) ptr+=Y;

先进行评估，然后减少（对于while条件来说）

编辑：好吧，明天我会讨厌自己。在这个级别上使用goto是可以的，对吗？

dec:  ptr[x]--
      while (ptr[X]){
           ptr+=Y;
           goto dec;
      }

我真的不知道是留下这个还是删除它。

编辑2：那么这个怎么样？（TCC没有抱怨）

 while (ptr[X]--?ptr[X]--,ptr+=Y:0){} 

编辑2 1/2；

  //longshot
  while (ptr[X]--?ptr[X]--,ptr+=Y, ptr[X]:0){} 

如果其他方法都失败了...

编辑3：今晚最后一条。

while (ptr[X]--?ptr[X]--,ptr+=Y:0){
      if (!ptr[X]) break;
 }//good luck with this, it has been very amusing.

- Tom

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这是我尝试的第一件事之一，但它给了我一个总线错误。值得一提的是，在结尾添加 ptr[X]++ 确实可以工作，所以这只是一个偏移量错误。 - Chris Lutz

不，后置条件是错误的，因为您从最终ptr[X]中减去了太多。 - paxdiablo

关于goto：放弃吧。它并不完全起作用（需要在开头加上额外的 ptr[X]--），但却非常有趣。 - Chris Lutz

我曾希望三元运算符能结束这场辩论。 - Tom

现在三元运算符不再产生总线错误，而是无限循环。我认为三元解决方案中有太多的-ing。 - Chris Lutz

Answer 3

这个不得而知的IT网站宣称：

The semantics of the it-which-shall-not-be-named states commands can also
be succinctly expressed in terms of C, as follows (assuming that p has 
been previously defined as a char*):

>   becomes     ++p;
<   becomes     --p;
+   becomes     ++*p;
-   becomes     --*p;
.   becomes     putchar(*p);
,   becomes     *p = getchar();
[   becomes     while (*p) {
]   becomes     }

所以似乎将其转换为C应该相当容易。

编辑：这里是Hello World BF转换为C++的代码。

- xian

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我已经过了那一步了。我使用了同样基本图表的优化版本，所以++++被翻译成了*p += 4;。现在我正在尝试将代码逻辑减少到更可用的程度。 - Chris Lutz

你可以发布一下那个将要被翻译成循环的 BF 代码片段吗？ - xian

它会类似于">X-[->Y]<X"，但将X和Y更改为X或Y个>或<。 "-[-<]"（直接来自源代码），其中X为0。（X已从原始翻译中更改，因为我一直在处理代码，但我验证简化的代码是否按预期执行，因此它应该在功能上等效。） - Chris Lutz

Answer 4

已经很简单了。与其试图写更少的语句，我宁愿尝试理解意图并添加一些注释。

代码片段中'a'的一个含义示例：减小矩阵Y列中某一列（X）的所有元素。例如，在没有直接赋值的语言中，您需要这样做才能绘制一条垂直的“+”线。

您可以通过直接显示索引来澄清此含义：

// set elements of column to cGoal
for( int decrementsToGoal = cGoal; decrementsToGoal != 0; --decrementsToGoal ) {
    // decrease all elements of column X
    for( int row = cMaxRows; M[ row*matrixsizeY + columnX ]; --row ) {
        --M[ row*matrixsizeY + columnX ];
    }
}

祝你好运 :)

- xtofl

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我并不一定想要减少语句的数量，我只是想简化逻辑。特别是，我遇到了一个问题，就是循环同时影响指针和指针所指向的对象，这让我无法像简化代码其他部分那样简化它。 - Chris Lutz

我想xtofl可能从我的话语中得到了那个想法。我只是在开玩笑 :) - Tom

@Tom：你的代码几乎和 Perl 脚本一样难以阅读 :P - xtofl