Brainfuck

计算机语言

Brainfuck是一种极小化的计算机语言，它是由Urban Müller在1993年创建的。由于fuck在英语中是脏话，这种语言有时被称为brainf*ck或brainf**k，甚至被简称为BF。

简介

Müller的目标是建立一种简单的、可以用最小的编译器来实现的、符合图灵完全思想的编程语言。这种语言由八种状态构成，为Amiga机器编写的编译器（第二版）只有240个字节大小。

就象它的名字所暗示的，brainfuck程序很难读懂。尽管如此，brainfuck图灵机一样可以完成任何计算任务。虽然brainfuck的计算方式如此与众不同，但它确实能够正确运行。

这种语言基于一个简单的机器模型，除了指令，这个机器还包括：一个以字节为单位、被初始化为零的数组、一个指向该数组的指针（初始时指向数组的第一个字节）、以及用于输入输出的两个字节流。

这种语言，是一种按照“Turing complete（图灵完备）”思想设计的语言，它的主要设计思路是：用最小的概念实现一种“简单”的语言，BrainF**k 语言只有八种符号，所有的操作都由这八种符号的组合来完成。

字符标识

下面是这八种状态的描述，其中每个状态由一个字符标识：

指针指向的字节

Brainfuck程序可以用下面的替换方法翻译成C语言（假设ptr是char*类型）：

当前位置清零

[-] 将当前指针的值归零

之前位置清零

[[-]<] 将当前指针以及之前的指针归零

字符I/O

,. 从键盘读取一个字符并输出到屏幕上。

简单的循环

指针维护

>,[.>,] 通过移动指针保存所有的输入，供后面的程序使用。

加法

[->+<]

把当前位置的值加到后面的单元中（破坏性的加，它导致左边的单元被归零）。

条件指令

这个程序会把从键盘读来的小写字符转换成大写。按回车键退出程序。

首先，我们通过，读入第一个字符并把它减10（大多数情况下，brainfuck使用10作为换行符的值）。如果用户按的是回车键，循环命令（[）就会直接跳转到程序的结尾：因为这时第一个字节已经被减到了零。如果输入的字符不是换行符（假设它是一个小写字符），程序进入循环。在这里我们再减去剩下的22，这样总共减掉32：这是ASCⅡ码中小写字符和大写字符的差值。

下面我们把它输出到屏幕。然后接收下一个输入字符，并减去10。如果它是换行符，退出循环；否则，再回到循环的开始，减去22并输出……当循环退出时，因为后面已经没有其他的指令，程序也随之终止。

加法

这个程序对两个一位数做加法，并输出结果（如果结果也只有一位数的话）：4+3

7 （现在程序开始有点复杂了。我们要涉及到数组中单元的内容了，比如[0]、[1]、[2]之类。）

第一个输入的数字被放在在[0]中，从中减去48来把它从ASCII码值48到57转换为数值0到9：这是通过在[1]中放入6，然后按照[1]中的次数让一个循环从[0]中多次减去8来完成的（当加上或减去一个大的数值时，这是常用的办法）。下一步，加号被读入[1]中；然后，第二个数字被输入，覆盖掉加号。

下面的循环[<+>-]执行最重要的工作：通过把第二个数字移动到第一个里面让它们相加，并把[1]清空。这里的每次循环都把[0]增一并从[1]中减一；最终，在[1]被置零的多次循环中，[1]中的值就被转移到了[0]中。现在，[1]中是我们输入的换行符（这个程序里，我们没有设置对输入错误的检查机制）。

然后，指针被移回到指向[0]，并输出它的内容（[0]里面现在是 a + (b + 48）的值，因为我们没有修改b的值，这等于 (a + b) + 48，也就是我们想要输出的ASCⅡ值。然后，把指针指向[1]，里面保存着前面输入的换行符；输出换行符，程序结束。

乘法

和前一个程序类似，不过这次是乘法而不是加法。

第一个输入的数字被放入[0]，星号和第二个数字被放入[1]，然后两个数值都被校正：减去48。

现在，程序进入了主循环。我们的基本思想是：每次从[0]中减去一，同时把[1]的值加入到保存乘积的[2]中。在实际操作中，第一个内层循环把[1]的值同时转移到[2]和[3]中，同时[1]清零（这是我们复制数字的基该方法）。下一个内层循环把[3]中的值重新放回到[1]，并清零[3]。然后从[0]中减一，结束外层循环。在退出这个循环时，[0]中为零，[1]仍然是输入的第二个数值，[2]则是这两个数值的和。（要是想保存第一个数，我们可以在外层循环中每次给[4]加一，最后把[4]移回[0]。）在结果中加48，并把换行符读入[3]，输出ASCII码的乘积，然后输出刚才保存的换行符。

除法

从简单储存2个数字符到[0]和[1]，并各自减去48

<<[ 这是一个主循环，在被除数，也就是[0]的值为0后循环跳出

>[->+>+<<] 从单元1中复制除数的值到[2]和[3]，设[1]为0

>[-<<- 被除数[1]减去除数[2]，结果将储存在[0]，并且[2]将归0

[>]>>>[<[>>>-<<<[-]]>>]<<] 如果被除数[0]为0，跳出循环

>>>+ 加1值商到[5]

<<[-<<+>>] 从[3]复制除数到[1]

<<<] 移动指针到[0]

>[-]>>>>[-<<<<<+>>>>>] 从[5]复制商到[0] （这步不是必须的，但会更清楚）

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

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