Brainfuck解释器改进

Question

我用javascript创建了一个brainfuck解释器。它对我很好，因为我在我的编译器中没有看到任何bug。我想从您那里得到一个建议和回顾，这个编译器应该改进什么。

下面是简短的代码：

function bf(str, input){


var array = str.split("");

var memory = [0];

var pointer = 0;

var result = [];

var open = [];


for(var i = 0; i < array.length; i++){


  if(array[i] == ">"){

    pointer++;

    if(memory.length-1 < pointer){

     memory.push(0);

    }


  }else if(array[i] == "<"){

    if(pointer > 0){

     pointer--;

    }else{

     throw "Overflow Error at " + i

    }

  }else if(array[i] == "+"){

    if(memory[pointer] < 255){

      memory[pointer]++;

    }else{

      memory[pointer] = 0;

    }

  }else if(array[i] == "-"){

    if(memory[pointer] > 0){

      memory[pointer]--;

    }else{

      memory[pointer] = 255;

    }

  }else if(array[i] == "."){

    result.push(String.fromCharCode(memory[pointer]));

  }else if(array[i] == ","){

    memory[pointer] = input.shift().charCodeAt(0);

  }else if(array[i] == "["){

    if(open.length){

      if(open[open.length-1] != i){

        open.push(i);

      }

    }else{

      open.push(i);

    }

  }else if(array[i] == "]"){

    if(open.length){

      if(memory[pointer]){

        i = open[open.length - 1];

      }else{

        open.pop();

      }

    }

  }

}

return result;

}

Answer 1

通用样式点

• 不需要将str拆分成一个array，您可以使用括号符号直接访问字符。eg str[i] === ">"
• 如果您希望在范围内循环一个数字，请使用余数运算符%进行循环。示例添加1 memory[pointer] = (memory[pointer] + 1) % 255并减去memory[pointer] = (memory[pointer] + 254) % 255。但是，由于您希望将内存模拟为字节，您还可以使用一个具有无符号Char的类型化数组。数组中的字节的行为与运行BF命令的VM上的字节相同。示例const memory = new Uint8Array(1024)
• 不确定为什么在不抛出相同的错误>时抛出"<“溢出。<应该循环到内存中的最高字节。
• 对不改变的变量使用"const“。
• 使用===和!==而不是==和!=
• 不要重复空间(每一行都是空的)。它使代码难以阅读，因为它将不适合一个屏幕。
• 命名相当差。-result可以作为“输出”更好
  • str可能是commands或program
  • i，可能是programCounter或者commandIndex。我是个老派，所以会用pc

• 与其像数组我一样一遍又一遍地对数组进行索引，不如将其存储在变量const command = array[i];中，然后if(command === ">") {使代码更紧凑，更易于跟踪。

设计.

您可以使用查找来获取每个命令所需的操作。(参见示例commandList)，而不是一个长if() {}else if()...。这要快得多，因为您不需要跨过else if语句来找到匹配的块。此外，还可以方便地添加或更改命令，更容易阅读。

The Bug

正如我在评论中指出的，有一个错误。您没有正确地实现"[“命令。这是一个大问题，因为许多项目都会失败。对于解决方案是不平凡的。

有两种解决办法。

1. 当您需要跳过前面搜索匹配关闭。这可能会花费大量的性能。
2. 编译代码并找到匹配、打开和关闭[和]，这样您就可以快速找到匹配的位置，并在需要时移动到它。

易用性

作为字符串而不是数组，输入和输出会更好。使高炉更容易使用。

停止问题.

有一个基本的要求你已经错过了。您永远不可能知道您正在运行的程序是否会退出。

由于JavaScript是阻塞的，这意味着如果bf代码进入无限循环，就无法停止执行。你应该防止这个问题。

最简单的方法是限制指令的数量，并在到达时抛出错误。

或者可以让命令在计时器上执行。

示例

函数名为bfVM，用于brainFuckVirtualMachine，需要编译程序。(因为我就是这样修复你的错误的)。

我包括了编译器，它所做的就是找到匹配的块并将它们映射到彼此之间。返回已编译的对象。

和两个测试饲料的程序。

// Run two comnpiled BF programes.
setTimeout(() => {
console.log(bfVM(helloWorld))
console.log(bfVM(addNums))
},0);
/* Old school naming pc is program counter, ptr is a pointer, and
   inPtr is input pointer */
function bfVM(compiled, input) {
    const program = compiled.program;
    const blocks = compiled.blocks;
    const RAM = compiled.RAM;
    const memory = new Uint8Array(RAM);
    const commandList = {
        ">"(){ ptr = (ptr + 1) % RAM },
        "<"(){ ptr = (ptr + RAM - 1) % RAM },
        "+"(){ memory[ptr]++ },
        "-"(){ memory[ptr]-- },
        "."(){ output += String.fromCharCode(memory[ptr]) },
        ","(){ memory[ptr] = input.charCodeAt(inPtr++) },
        "["(){ pc = !memory[ptr] ? blocks.get(pc)[0] : pc },
        "]"(){ pc = memory[ptr] ? blocks.get(pc)[0] : pc  },
    };    
    
    var cycles = 0, ptr = 0, pc = 0, inPtr = 0, output = ""; 
    while (pc < program.length && cycles++ < MAX_CYCLES) {
        const cmd = commandList[program[pc]];
        cmd && cmd();
        pc ++;        
    }
    if (cycles=== MAX_CYCLES) { throw new Error("Cycle limit reached at PC: " + pc)  }
    return output;
}

const MAX_CYCLES = 1024 * 1024;  // Limit of execution steps.
function compileBF(program, RAM) {
    var pc = 0;
    const blocks = new Map();
    const blockStack = [];
    while (pc < program.length) {
        if (program[pc] === "[") {
            blocks.set(pc, [])
            blockStack.push(pc);
        } else if(program[pc] === "]") {
            const open = blockStack.pop();
            const block = blocks.get(open);
            if (block === undefined) {
                throw new Error("Syntax error: No matching block for ']' at " + pc);
            }
            block[0] = pc;
            blocks.set(pc, [open]);
        }
        pc++;
    }
    if (blockStack.length) {
       throw new Error("Syntax error: Block missmatch at " + pc);
    }
    return {program, blocks, RAM};
}

const nums = ["", "+", "++", "+++", "++++", "+++++", "++++++", "+++++++", "++++++++", "+++++++++"]
const toASCIINum = "++++++++[<++++++>-]<"
const helloWorld = compileBF(("++++++++[>++++[>++>+++>+++>+<<<<-]>+>+>->>+[<]<-]>>.>---.+++++++..+++.>>.<-.<.+++.------.--------.>>+.>++."), 14)
const addNums = compileBF(nums[5]+">"+nums[4]+"[<+>-]"+toASCIINum+".",2);

Answer 2

代码中的一些注释可能会有很大帮助。

在这里，开关语句可能比if/else链更具可读性。

如果可能，将'bf‘函数重命名为更具可读性的函数，对于'str’参数也是如此。