C指針原理(41)-遞歸(2)

編譯:

dp@dp:~ % gcc bfi.c -o bfi

bfi.c: In function 'interpret':

bfi.c:35: warning: incompatible implicit declaration of built-in function 'exit'

bfi.c:40: warning: incompatible implicit declaration of built-in function 'exit'

dp@dp:~ % 

下面的hello.b輸出經典的hello,world:

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

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

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

用剛生成的bf語言解釋器運行它:

dp@dp:~ % ./bfi hello.b

Hello World!

prime.b完成指定整數內質數的計算:

===================================================================

======================== OUTPUT STRING ============================

===================================================================

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

===================================================================

======================== INPUT NUMBER  ============================

===================================================================

+                          cont=1

[

 -                         cont=0

 >,

 ======SUB10======

 ----------

 [                         not 10

  <+>                      cont=1

  =====SUB38======

  ----------

  ----------

  ----------

  --------

  >

  =====MUL10=======

  [>+>+<<-]>>[<<+>>-]<     dup

  >>>+++++++++

  [

   <<<

   [>+>+<<-]>>[<<+>>-]<    dup

   [<<+>>-]

   >>-

  ]

  <<<[-]<

  ======RMOVE1======

  <

  [>+<-]

 ]

 <

]

>[<<+>>-]<<

===================================================================

======================= PROCESS NUMBER  ===========================

===================================================================

==== ==== ==== ====

numd numu teid teiu

==== ==== ==== ====

+<-

[

 >+

 ======DUP======

 [>+>+<<-]>>[<<+>>-]<

 >+<--

 >>>>>>>>+<<<<<<<<   isprime=1

 [

  >+

  <-

  =====DUP3=====

  <[>>>+>+<<<<-]>>>>[<<<<+>>>>-]<<<

  =====DUP2=====

  >[>>+>+<<<-]>>>[<<<+>>>-]<<< <

  >>>

  ====DIVIDES=======

  [>+>+<<-]>>[<<+>>-]<   DUP i=div

  

  <<

  [

    >>>>>+               bool=1

    <<<

    [>+>+<<-]>>[<<+>>-]< DUP

    [>>[-]<<-]           IF i THEN bool=0

    >>

    [                    IF i=0

      <<<<

      [>+>+<<-]>>[<<+>>-]< i=div

      >>>

      -                  bool=0

    ]

    <<<

    -                    DEC i

    <<

    -

  ]

  

  +>>[<<[-]>>-]<<          

  >[-]<                  CLR div

  =====END DIVIDES====

  [>>>>>>[-]<<<<<<-]     if divides then isprime=0

  <<

  >>[-]>[-]<<<

 ]

 >>>>>>>>

 [

  -

  <<<<<<<[-]<<

  [>>+>+<<<-]>>>[<<<+>>>-]<<<

  >>

  ===================================================================

  ======================== OUTPUT NUMBER  ===========================

  ===================================================================

  [>+<-]>

  [

   ======DUP======

   [>+>+<<-]>>[<<+>>-]<

  

  

   ======MOD10====

   >+++++++++<

   [

    >>>+<<              bool= 1

    [>+>[-]<<-]         bool= ten==0

    >[<+>-]             ten = tmp

    >[<<++++++++++>>-]  if ten=0 ten=10

    <<-                 dec ten     

    <-                  dec num

   ]

   +++++++++            num=9

   >[<->-]<             dec num by ten

  

   =======RROT======

      [>+<-]

   <  [>+<-]

   <  [>+<-]

   >>>[<<<+>>>-]

   <

  

   =======DIV10========

   >+++++++++<

   [

    >>>+<<                bool= 1

    [>+>[-]<<-]           bool= ten==0

    >[<+>-]               ten = tmp

    >[<<++++++++++>>>+<-] if ten=0 ten=10  inc div

    <<-                   dec ten     

    <-                    dec num

   ]

   >>>>[<<<<+>>>>-]<<<<   copy div to num

   >[-]<                  clear ten

  

   =======INC1=========

   <+>

  ]

  

  <

  [

   =======MOVER=========

   [>+<-]

  

   =======ADD48========

   +++++++[<+++++++>-]<->

  

   =======PUTC=======

   <.[-]>

  

   ======MOVEL2========

   >[<<+>>-]<

  

   <-

  ]

  >++++[<++++++++>-]<.[-]

  ===================================================================

  =========================== END FOR ===============================

  ===================================================================

  >>>>>>>

 ]

 <<<<<<<<

 >[-]<

  [-]

 <<-

]

======LF========

++++++++++.[-]

用剛編譯生成的bf語言解釋器運行它:

dp@dp:~ % ./bfi prime.b

Primes up to: 20

2 3 5 7 11 13 17 19 

BF解釋器分析:

1、main函數以只讀方式打開BF語言的源代碼文件,然後,將BF源文件按字節逐個拷入數組f中,並在最後加上字符串的結束標誌0,最後,以數組f爲參數,調用interpret函數解釋執行BF語言源代碼。

if((z=fopen(argv[1],"r"))) {

while( (b=getc(z))>0 )

*s++=b;

*s=0;

interpret(f);

}

2、BF語言的解釋器以數組爲數據中心進行計算,在它的計算模型中,需要一個指向數組的指針,通過這個指針的移動以及對指針指向內容的操作完成所有的計算。因此,程序在開頭處聲明瞭解釋器的核心:數組a與f,數據a存放BF指令所操作的數據,數組f存放BF語言代碼文件,同時聲明指針變量s指向f數組的第一個元素。

char a[5000], f[5000], b, o, *s=f;

3、interpret函數解析

這個函數是實現BF語言解釋執行的關鍵。interpret函數接受數組指針c(指存放向BF語言源代碼的數組),然後通過while語句逐個字符提取BF源代碼(因爲BF源代碼中每個字符就是一條指令),通過swith...case...語句塊判斷BF指令(<、>、+、-、.、,、[、]),執行BF指令。

這些指令分爲非跳轉指令與跳轉指令:

(1)非跳轉指令完成了除循環外的其它功能。比如移動指針(指針指變量p,比如代碼中的“ p--”以及“p++”)、對數組(數組指變量a,比如代碼中的“a[p]++”以及“a[p]--”)的操作、輸出(代碼中的“putchar(a[p]); fflush(stdout); break;”)和輸入(代碼中的“case ','”標示的語句塊)。

void interpret(char *c)

{

char *d; int tmp;

r++;

while( *c ) {

      //if(strchr("<>+-,.[]\n",c))printf("%c",c);

      switch(o=1,*c++) {

      case '<': p--;        break;

      case '>': p++;        break;

      case '+': a[p]++;     break;

      case '-': a[p]--;     break;

      case '.': putchar(a[p]); fflush(stdout); break;

      case ',': 

    tmp=getchar();

    if (tmp == EOF) a[p]=0; 

    else a[p]=tmp;

................

        .................

}

r--;

}

(2)跳轉指令完成了循環功能。在循環指令的解釋執行過程中,使用了遞歸機制完成了BF語言的“[”與”]” 指令的解釋,“[”標示着一段循環的開始,而“]”標示着一段循環的結束,這意味着循環可以嵌套,可以由多個“[”與”]” 指令組成多層循環。

[

如果指針指向的單元值爲零,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爲零,向前跳轉到對應的[指令的次一指令處

因爲可能存在多種循環,所以必須找到本次循環開始的“[”對應的“]”處,循環的條件通過指針指向的單元值來決定,只要指針指向的內容爲0,則循環結束,否則循環繼續。

通過下面這段語句,完成對應“[”的“]”的查找,尋找的過程中,更新下一步要執行的BF指令指針(for循環語句中的“c++”):

for( b=1,d=c; b && *c; c++ )

b+=c=='[', b-=c==']';

找到循環的結束處後,對指針指向的單元值( 下面代碼中的“a[p]”)進行判斷,只要單元值不爲0,則遞歸調用interpret函數進行下一條指令的解釋:

while( a[p] )

interpret(d);

爲防止循環的符號不對應,比如說,最後多了循環結束標誌”]”,則出現了異常,程序非正常退出,如下面代碼所示:

case ']':

puts("UNBALANCED BRACKETS"), exit(0);   

對這2個指令的解釋的全部代碼如下:

void interpret(char *c)

{

char *d; int tmp;

r++;

while( *c ) {

      ............

          case '[':

for( b=1,d=c; b && *c; c++ )

b+=c=='[', b-=c==']';

if(!b) {

c[-1]=0;

while( a[p] )

interpret(d);

c[-1]=']';

break;

}

case ']':

puts("UNBALANCED BRACKETS"), exit(0);   

              .................................

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