mcommit's message

ソフトウェア開発の仕事をしているsimotinといいます。記事の内容でご質問やご意見がありましたらお気軽にコメントしてください\^o^/

C言語でbrainfuckを実装してみた

なんだかすごく今更ですが、気分的になんとなく実装してみました。

仕様把握

そもそもbrainfuckの仕様がよく把握できていないのでwikipedia等いくつかのサイトを参考にさせて頂きました。

Brainfuck - Wikipedia
Brainf*ck

Hello Worldなどいくつかサンプルコードを動かしてみましたが一応動いてそうです。

書いてみたコード

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#define CODE_LEN_MAX            (1024)
#define DATA_LEN_MAX            (30000)
#define STACK_LEN_MAX           (32)

static unsigned char code[CODE_LEN_MAX]        = {0};
static unsigned char buf[DATA_LEN_MAX]         = {0};
static unsigned char stackframe[STACK_LEN_MAX] = {0};

int main(int argc, char **argv)
{
    int c;
    int ip = 0;
    int sp = 0;
    int ptr = 0;
    int clen = 0;
    FILE *fp;

    if (argc < 2)
    {
        fprintf(stderr, "Input Code File path.");
        exit(-1);
    }
    fp = fopen(argv[1], "r");
    if (fp == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "Source file open failed\n");
        exit(-1);
    }

    while(1)
    {
        c = fgetc(fp);
        if (c == EOF)
        {
            break;
        }

        if (CODE_LEN_MAX < clen)
        {
            fprintf(stderr, "Code Size too large\n");
            exit(-1);
        }
        if (c == '\n')
        {
            continue;
        }
        if (c == '\r')
        {
            continue;
        }
        if (c == ' ')
        {
            continue;
        }

        code[clen++] = c;
    }

    #if 0
    fprintf(stdout, "Program loaded, size:[%d] byte\n", clen);
    #endif

    ip = 0;
    while(1)
    {
        switch(code[ip])
        {
        case '>':
            ptr++;
            ip++;
            break;
        case '<':
            ptr--;
            ip++;
            break;
        case '+':
            buf[ptr]++;
            ip++;
            break;
        case '-':
            buf[ptr]--;
            ip++;
            break;
        case '.':
            printf("%c", buf[ptr]);
            ip++;
            break;
        case ',':
            buf[ptr] = getchar();
            ip++;
            break;
        case '[':
            stackframe[sp++] = ip;
            if (buf[ptr] == 0)
            {
                while(1)
                {
                    ip++;
                    if (code[ip] == ']')
                    {
                    	sp--;
                        ip++;
                        break;
                    }
                }
            }
            else
            {
                ip++;
            }
            break;
        case ']':
            if (buf[ptr] != 0)
            {
                ip = stackframe[sp-1];
                ip++;
            }
            else
            {
            	sp--;
                ip++;
            }
            break;
        default:
            fprintf(stderr, "err:%X, ip:%d, size:%d\n", code[ip], ip, clen);
            exit(-1);
            break;
        }

        if (clen <= ip)
        {
            break;
        }
    }
    exit(0);
}

感想

"[","]"の条件分岐とループのところはちょっと面倒というか仕様理解も含めて時間がかかりました。
いまだに正しい仕様がなんなのかいまいち分かっていないのですが、"[","]"はネストに対応してあげるのが正しい実装のようです。
でもバグがあってちゃんと動かないコードとか出てきたりするかもしれません。

brainfuckを実装するのは楽しいのですが、brainfuck自体のコードは難読でデバッグがやり辛く面倒なので結局自分でコードは書きたいとは正直思いませんでした。
なので実装のバグとりも十分できていない気がします。

brainfuckはコードを書かないから、Lisp処理系でもちょっと書いてみたいと思い、調子に乗ってとりあえず電卓レベルの実装を書いてみました。

mcommit.hatenadiary.com