📼 🏇 💪🏿 Brainfuck منخفضة المستوى 🖼️ ⛱️ 👞

الجزء الأول
الجزء الثاني
الجزء الثالث

في هذه المقالة ، سنكتب مترجم Brainfuck على TurboAssembler
هنا يمكنك تصحيح برامج bf في وضع خطوة بخطوة.

أولاً ، سنكتب المترجم ببعض اللغات عالية المستوى ، على سبيل المثال ، بلغة باسكال.

سوف تمثل مصفوفة data_arr ذاكرة البيانات ، وستحتوي سلسلة str_arr على الأوامر.

سنكتب برنامجًا يعرض حرفًا يتوافق رمز ascii الخاص به مع الرقم + (لذلك نحتاج فقط إلى الأوامر + و . )

var data_arr:array[1..10] of integer; //   str_arr: string; //  i, j: integer; //     begin j:=1; //       readln(str_arr); //  for i:=1 to length(str_arr) do begin //     if (str_arr[i]='+') then data_arr[j]:= data_arr[j]+1; if (str_arr[i]='.') then write(chr(data_arr[j])); end; end.

bf code +++++++++++++++++++++++++++++++++++++. سيعطي ! (رمز أسكي للحرف ! 33).

يمكن التحقق من البرنامج على الإنترنت ideone.com

بعد ذلك ، استبدل الحلقة for بـ goto وأضف الأوامر

- <>

$- <>$
في النهاية ، سنخرج صفيف data_arr

 LABEL prev,next; var data_arr:array[1..10] of integer; //   str_arr: string; //  i,j,k: integer; //     begin i:=1; j:=1; readln(str_arr); //  prev: if i>length(str_arr) then goto next; if (str_arr[i]='+') then data_arr[j]:= data_arr[j]+1; if (str_arr[i]='-') then data_arr[j]:= data_arr[j]-1; if (str_arr[i]='>') then j:=j+1; if (str_arr[i]='<') then j:=j-1; if (str_arr[i]='.') then write(chr(data_arr[j])); i:=i+1; goto prev; next: for k:=1 to 10 do begin write(data_arr[k]); write(' '); end; end.

كود

+ > + + > + + +

$+> ++> +++$ سيعطي 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0
كود

+ > + + > + + + -

$+> ++> +++ -$ سيعطي 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0
ideone.com

بعد ذلك ، أضف [ و ]
أضف متغير i_stor آخر.
إذا اجتاز العنصر الحالي الاختبار في [ ، فإننا نتحقق من العنصر الحالي في صفيف data_arr إلى صفر ، وإذا كان العنصر أكبر من الصفر ، فقم بتحميل القيمة من المتغير i إلى i_stor .

عند معالجة قوس الإغلاق ] ، إذا لم يكن data_arr صفرًا ، فإننا نقوم بتحميل عنوان قوس الفتح في المتغير i من المتغير i_stor [

بعد ذلك ، انتقل إلى الأمر i: = i + 1؛
إذا تم تحميل قيمة من i_stor قبل ذلك إلى i (أثناء التحقق ] ) ، فعندئذٍ بعد التفريغ سنكون في [ (وإلا سنكون في ] )

 LABEL prev,next; var data_arr:array[1..10] of integer; //   str_arr: string; //  i,j,k: integer; //     i_stor: integer; begin j:=1; i:=1; readln(str_arr); //  prev: if i>length(str_arr) then goto next; if (str_arr[i]='+') then data_arr[j]:= data_arr[j]+1; if (str_arr[i]='-') then data_arr[j]:= data_arr[j]-1; if (str_arr[i]='>') then j:=j+1; if (str_arr[i]='<') then j:=j-1; if (str_arr[i]='.') then write(chr(data_arr[j])); if (str_arr[i]='[') then begin if data_arr[j]>0 then i_stor:=i; end; if (str_arr[i]=']') then begin if data_arr[j]>0 then begin i:=i_stor; end; end; i:=i+1; goto prev; next: for k:=1 to 10 do begin write(data_arr[k]); write(' '); end; end.

كود

+ + + + + [> + < -]

$+++++ [> + <-]$ ينقل الرقم 5 إلى الخلية التالية 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0
ideone.com
يبدو رمز HelloWorld مثل ideone.com

دعنا ننتقل إلى المجمع

لتنظيم حلقة (حلقة) ، تحتاج إلى وضع عدد دورات الدورة في CX ووضع تسمية يتم الانتقال إليها في نهاية الدورة (بواسطة الأمر حلقة).

 mov CX, 28h ; -   prev: ;   ;  ;  ;   loop prev ;    prev

قم بإنشاء مجموعة من أوامر str_arr ، ضعها هناك

+ + +

$+++$
إنشاء مصفوفة بيانات data_arr ، (للتوضيح) ضع هناك 1،1،1،1،1،1،1،1،1،1،1

في حلقة ، قارن الحرف الحالي بالحرف

+

$+$ وإذا كانت الأحرف متساوية ، قم بزيادة القيمة في الخلية الحالية بمقدار 1.

 text segment ; bf1.asm assume cs:text, ds:data, ss:stk begin: ;   mov AX,data ;    mov DS,AX mov DL, str_arr ;   DL 1  mov CX, 0Ah ; 10  prev: cmp DL, 2Bh ;   + jne next ; ,    next mov BL, 00h ;   BL  inc data_arr[BX] ; ,      1 next: inc i ;       mov BL, i mov DL, str_arr [BX] loop prev mov AX, 4c00h ;   int 21h text ends data segment str_arr DB 2Bh,2Bh,2Bh,'$' ;  +++ data_arr DB 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,'$' ;  i DB 0 ;    data ends stk segment stack db 100h dup (0) ;  256  stk ends end begin

يتم تنفيذ التجميع (الترجمة) بواسطة الأمر tasm.exe bf1.asm
يتم الربط بواسطة tlink.exe bf1.obj

بعد تشغيل البرنامج في مصحح أخطاء TurboDebagger ، يمكنك رؤية أنه بدءًا من العنوان 0130 ، توجد الأوامر

+ + +

$+++$
التالي هو مجموعة البيانات التي قمنا فيها بتغيير العنصر الأول ، ثم المتغير i ، الذي يصبح بعد تنفيذ الحلقة مساوياً لـ 0Ah.

أضف أوامر

- <> .

$- <>.$
لإخراج حرف واحد باستخدام وظيفة المقاطعة 02h int 21h ، من الضروري (قبل استدعاء المقاطعة) وضع رمز الحرف في سجل DL .

  mov AH,2 mov DL,   int 21h

سنكتب البرنامج بأكمله

 text segment ; bf2.asm assume cs:text,ds:data, ss:stk begin: ;   mov AX,data ;    mov DS,AX mov DL, str_arr ;   DL 1  mov CX, 0Ah ; 10  prev: cmp DL, 2Bh ;   + jne next ; ,    next mov BL, j ;   BL   inc data_arr[BX] ; ,      1 next: cmp DL, 2Dh ;   - jne next1 ; ,    next1 mov BL, j dec data_arr[BX] next1: cmp DL, 3Eh ;   > jne next2 ; ,    next2 inc j ; ,      data_arr next2: cmp DL, 3Ch ;   < jne next3 ; ,    next3 dec j ; ,      data_arr next3: cmp DL, 2Eh ;   . jne next4 ; ,    next4 mov AH,2 ; ,    mov BL, j mov DL, data_arr[BX] int 21h next4: inc i ;       mov BL, i mov DL, str_arr [BX] loop prev mov AX, 4c00h ;   int 21h text ends data segment str_arr DB 2Bh,3Eh,2Bh,2Bh,'$' ;  +>++ data_arr DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,'$' ;  i DB 0, '$' ;    j DB 0, '$' ;    data ends stk segment stack db 100h dup (0) ;  256  stk ends end begin

تعمل الحلقة على النحو التالي:
إذا لم يكن العنصر الحالي من str_arr

+

$+$ ثم انتقل إلى الملصق التالي: (وإلا ، نفذ

+

$+$ )
إذا لم يكن العنصر الحالي من str_arr

-

$-$ ثم القفز إلى تسمية next1 التالية:
إذا لم يكن العنصر الحالي من str_arr

>

$>$ ثم القفز إلى تسمية next2:
إذا لم يكن العنصر الحالي من str_arr

<

$<$ ثم القفز إلى التسمية next3:
إذا لم يكن العنصر الحالي من str_arr

.

$.$ ثم انتقل إلى التسمية التالية 4 :
بعد الملصق next4: قم بزيادة فهرس السلسلة str_arr وانتقل إلى بداية الحلقة - إلى الملصق prev:

بعد ذلك ، أضف [ و ]
أضف متغير i_stor .

إذا اجتاز العنصر الحالي الاختبار في [ ، فإننا نتحقق من العنصر الحالي في مصفوفة data_arr إلى الصفر ، وإذا كان العنصر صفرًا ، فإننا نقفز أكثر (إلى الملصق التالي) ، وإلا فإننا نحمل القيمة من المتغير i إلى i_stor .

 next4: cmp DL, 5Bh ;   [ jne next5 ; ,    next5 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next5 ;  ,   mov DL, i ;   mov i_stor, Dl ;  i_stor   i next5:

عند معالجة قوس الإغلاق ] ، إذا لم يكن data_arr صفرًا ، فقم بتحميل عنوان قوس الفتح في المتغير i من المتغير i_stor [

 next5: cmp DL, 5Dh ;   ] jne next6 ; ,    next6 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next6 ;  ,   mov DL, i_stor ;   mov i, Dl ;  i_stor   i next6:

تحقق من الرمز

+ + + + + [> + < -]

$+++++ [> + <-]$

 text segment ; bf4.asm assume cs:text, ds:data, ss:stk begin: ;   mov AX,data ;    mov DS,AX mov DL, str_arr ;   DL 1  mov CX, 50h ; 80  prev: cmp DL, 2Bh ;   + jne next ; ,    next mov BL, j ;   BL   inc data_arr[BX] ; ,      1 next: cmp DL, 2Dh ;   - jne next1 ; ,    next1 mov BL, j dec data_arr[BX] ;BX,   Bl next1: cmp DL, 3Eh ;   > jne next2 ; ,    next2 inc j ; ,      data_arr next2: cmp DL, 3Ch ;   < jne next3 ; ,    next3 dec j ; ,      data_arr next3: cmp DL, 2Eh ;   . jne next4 ; ,    next4 mov AH,2 ; ,    mov BL, j mov DL, data_arr[BX] int 21h next4: cmp DL, 5Bh ;   [ jne next5 ; ,    next5 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next5 ;  ,   mov DL, i ;   mov i_stor, Dl ;  i_stor   i next5: cmp DL, 5Dh ;   ] jne next6 ; ,    next6 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next6 ;  ,   mov DL, i_stor ;   mov i, Dl ;  i_stor   i next6: inc i ;     mov BL, i mov DL, str_arr[BX] loop prev ;    prev: mov AX, 4c00h ;   int 21h text ends data segment str_arr DB 2Bh,2Bh,2Bh,2Bh,5Bh, 3Eh,2Bh,3Ch,2Dh ,5Dh, '$' ;  ++++[>+<-] data_arr DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,'$' ;  i DB 0,'$' ;    j DB 0,'$' ;    i_stor DB 0,'$' data ends stk segment stack db 100h dup (0) ;  256  stk ends end begin

إضافة وظيفة إلى خط الإدخال 3fh المقاطعة 21 ساعة

  mov ah, 3fh ;   mov cx, 100h ; 256  mov dx,OFFSET str_arr int 21h

سنخرج من الحلقة بعد الوصول إلى نهاية السلسلة "$" .
للقيام بذلك ، سنقوم بمقارنة الحرف الحالي بالحرف "$"

 cmp DL, 24h ;  '$' je exit_loop

استبدل حلقة الحلقة بالأمر jmp.

 text segment assume cs:text,ds:data, ss: stk begin: ;   mov AX,data ;    mov DS,AX ;   mov ah, 3fh mov cx, 100h ; 256  mov dx,OFFSET str_arr int 21h ; mov DL, str_arr ;   DL 1  ;mov CX, 100h ; 256  prev: cmp DL, 24h ;    '$' je exit_loop cmp DL, 2Bh ;   + jne next ; ,    next mov BL, j ;   BL   inc data_arr[BX] ; ,      1 next: cmp DL, 2Dh ;   - jne next1 ; ,    next1 mov BL, j dec data_arr[BX] ;BX,   Bl next1: cmp DL, 3Eh ;   > jne next2 ; ,    next2 inc j ; ,      data_arr next2: cmp DL, 3Ch ;   < jne next3 ; ,    next3 dec j ; ,      data_arr next3: cmp DL, 2Eh ;   . jne next4 ; ,    next4 mov AH,2 ; ,    mov BL, j mov DL, data_arr[BX] int 21h next4: cmp DL, 5Bh ;   [ jne next5 ; ,    next5 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next5 ;  ,   mov DL, i ;   mov i_stor, Dl ;  i_stor   i next5: cmp DL, 5Dh ;   ] jne next6 ; ,    next6 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next6 ;  ,   mov DL, i_stor ;   mov i, Dl ;  i_stor   i ;       prev: next6: inc i ;     mov BL, i mov DL, str_arr[BX] ; loop prev ;    prev: jmp prev exit_loop: MOV AH,2 ;     MOV DL,0Ah INT 21h mov AX, 4c00h ;   int 21h text ends data segment str_arr DB 256h DUP('$') ;   256  data_arr DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,'$' ;  i DB 0,'$' ;    j DB 0,'$' ;    i_stor DB 0,'$' data ends stk segment para stack db 100h dup (0) ;  256  stk ends end begin

أثناء التجميع نحصل على خطأ

القفز النسبي خارج النطاق بمقدار 0001 ساعة بايت

والحقيقة هي أن أوامر je / jne يمكن أن تقفز فقط بعد بضعة أسطر من البرنامج (يأخذ كل سطر من 1 إلى 5 بايت في الذاكرة).

لا يمكن إجراء قفزات طويلة حتى نهاية برنامج je / jne .
لذلك ، نستبدل التعبير

  cmp DL, 24h ;  '$' je exit_loop ... exit_loop:

التعبير

 cmp DL, 24h ;  '$' jne exit_ jmp exit_loop exit_ ... exit_loop:

لذا ، إذا كان الحرف الحالي يتطابق مع $ ، فانتقل إلى exit_loop: label بالأمر jmp ، وإلا فإننا نقفز فوق الأمر jmp .
يمكن للأمر jmp إجراء انتقال قصير نسبي داخل المقطع (انتقال أقل من 128 بايت ، أي IP: = IP + i8) أو انتقال طويل نسبي داخل المقطع (انتقال أقل من 327 بايت ، أي IP: = IP + i16).
بشكل افتراضي ، يقوم الأمر jmp بعمل قفزة طويلة نسبيًا ، وهو ما نحتاجه (بشكل عام ، بدلاً من ذلك ، يمكنك ببساطة إضافة التوجيهات السريعة إلى بداية البرنامج).

 ;jumps text segment assume cs:text,ds:data, ss: stk begin: ;   mov AX,data ;    mov DS,AX ;;; mov ah, 3fh ;   mov cx, 100h ; 256  mov dx,OFFSET str_arr int 21h ;;; mov DL, str_arr ;   DL 1  ;mov CX, 100h ; 256  prev: cmp DL, 24h ;  '$' ;je exit_loop jne l1 jmp SHORT exit_loop l1: cmp DL, 2Bh ;   + jne next ; ,    next mov BL, j ;   BL   inc data_arr[BX] ; ,      1 next: cmp DL, 2Dh ;   - jne next1 ; ,    next1 mov BL, j dec data_arr[BX] ;BX,   Bl next1: cmp DL, 3Eh ;   > jne next2 ; ,    next2 inc j ; ,      data_arr next2: cmp DL, 3Ch ;   < jne next3 ; ,    next3 dec j ; ,      data_arr next3: cmp DL, 2Eh ;   . jne next4 ; ,    next4 mov AH,2 ; ,    mov BL, j mov DL, data_arr[BX] int 21h next4: cmp DL, 5Bh ;   [ jne next5 ; ,    next5 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next5 ;  ,   mov DL, i ;   mov i_stor, Dl ;  i_stor   i next5: cmp DL, 5Dh ;   ] jne next6 ; ,    next6 mov BL, j mov DL, data_arr[BX] cmp DL, 00 ; ,    data_arr   jz next6 ;  ,   mov DL, i_stor ;   mov i, Dl ;  i_stor   i ;       prev: next6: inc i ;     mov BL, i mov DL, str_arr[BX] ; loop prev ;    prev: jmp prev exit_loop: MOV AH,2 ;     MOV DL,0Ah INT 21h mov AX, 4c00h ;   int 21h text ends data segment str_arr DB 256h DUP('$') ;   256  data_arr DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,'$' ;  i DB 0,'$' ;    j DB 0,'$' ;    i_stor DB 0,'$' data ends stk segment para stack db 100h dup (0) ;  256  stk ends end begin

رابط إلى github مع قوائم البرامج.

ملاحظة هنا مقال حول إنشاء حاسبة x86 عكس التدوين البولندي (RPN).

Brainfuck منخفضة المستوى

دعنا ننتقل إلى المجمع

More articles: