Schreiben Sie ein Programm, das ein Brainfuck-Programm aufnimmt und es zu ausführbarem Maschinencode kompiliert. Sie können x86, x86_64, jvm (Java-Bytecode) oder armv6 als Ziel festlegen und eines der folgenden ausführbaren Formate verwenden: ELF, a.out, Klassendatei, exe, com. Die ausführbare Datei sollte unter Linux oder Windows (oder Java auf beiden) funktionieren.

Weder Ihr Programm noch die generierte ausführbare Datei dürfen ein externes Programm (z. B. einen anderen Compiler, Assembler oder Interpreter) ausführen.

Kürzester Code gewinnt.

C 866 783 Bytes

Da mein Code eine ausführbare 32-Bit-ELF-Datei ausgibt, kann ich nicht versprechen, dass er auf jedem Setup funktioniert. Es dauerte genug, bis die ausführbare Datei nicht mehr auf meinem Computer fehlerhaft war.

Für alle, die versuchen, dies auszuführen:

$ uname --all
Linux 4.4.0-24-generic #43-Ubuntu SMP Wed Jun 8 19:27:37 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

Ein Brainfuck-Programm wird aus stdin gelesen und die kompilierte ELF wird in stdout geschrieben.

#define P *(t++)
#define C case
#define B break
char a[30000],b[65535],f,*t=b;*c[100];**d=c;main(g){P=188;t+=4;while((f=getchar())!=-1)switch(f){C'>':P=68;B;C'<':P=76;B;C'+':P=254;P=4;P=36;B;C'-':P=254;P=12;P=36;B;C'.':P=187;t+=4;P=137;P=225;P=186;P=1;t+=3;P=184;P=4;t+=3;P=205;P=128;B;C',':P=187;P=1;t+=3;P=137;P=225;P=186;P=1;t+=3;P=184;P=3;t+=3;P=205;P=128;B;C'[':P=138;P=4;P=36;P=133;P=192;P=15;P=132;t+=4;*d=(int*)t-1;d++;B;C']':P=138;P=4;P=36;P=133;P=192;P=15;P=133;t+=4;d--;g=((char*)(*d+1))-t;*((int*)t-1)=g;**d=-g;B;}P=184;P=1;t+=3;P=187;t+=4;P=205;P=128;*(int*)(b+1)=0x8048054+t-b;long long z[]={282579962709375,0,4295163906,223472812116,0,4297064500,4294967296,577727389698621440,36412867248128,30064779550,140720308490240};write(1,&z,84);write(1,b,t-b);write(1,a,30000);}

Ungolfed

In der ungolfed-Version des Codes können Sie eine bessere Vorstellung davon bekommen, was los ist. Das Zeichenfeld am Ende des Golf-Codes ist eine Codierung der ELF und des Programm-Headers im Golf-Code. Dieser Code zeigt auch, wie jede Brainfuck-Anweisung in Bytecode übersetzt wird.

#include <linux/elf.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

#define MAX_BIN_LEN 65535
#define MAX_JUMPS 100

unsigned int org = 0x08048000;



unsigned char move_right[] = {0x44};                              /*inc   esp         */

unsigned char move_left[]  = {0x4c};                              /*dec   esp         */

unsigned char inc_cell[]   = {0xfe,0x04,0x24};                    /*inc   [esp]       */

unsigned char dec_cell[]   = {0xfe,0x0c,0x24};                    /*dec   [esp]       */

unsigned char read_char[]  = {0xbb,0x00,0x00,0x00,0x00,           /*mov   ebx,  0     */
                              0x89,0xe1,                          /*mov   ecx,  esp   */
                              0xba,0x01,0x00,0x00,0x00,           /*mov   edx,  1     */
                              0xb8,0x03,0x00,0x00,0x00,           /*mov   eax,  3     */
                              0xcd,0x80};                         /*int   0x80        */

unsigned char print_char[] = {0xbb,0x01,0x00,0x00,0x00,           /*mov   ebx,  1     */
                              0x89,0xe1,                          /*mov   ecx,  esp   */
                              0xba,0x01,0x00,0x00,0x00,           /*mov   edx,  1     */
                              0xb8,0x04,0x00,0x00,0x00,           /*mov   eax,  4     */
                              0xcd,0x80};                         /*int   0x80        */


unsigned char loop_start[] = {0x8a,0x04,0x24,                     /*mov   eax,  [esp] */
                              0x85,0xc0,                          /*test  eax,  eax   */
                              0x0f,0x84,0x00,0x00,0x00,0x00};     /*je    int32_t     */

unsigned char loop_end[]   = {0x8a,0x04,0x24,                     /*mov   eax,  [esp] */
                              0x85,0xc0,                          /*test  eax,  eax   */
                              0x0f,0x85,0x00,0x00,0x00,0x00};     /*jne   int32_t     */

unsigned char call_exit[]  = {0xb8,0x01,0x00,0x00,0x00,           /*mov   eax,  1     */
                              0xbb,0x00,0x00,0x00,0x00,           /*mov   ebx,  0     */
                              0xcd,0x80};                         /*int   0x80        */
unsigned char prelude[]    = {0xbc,0x00,0x00,0x00,0x00};          /*mov   esp, int32_t*/

unsigned char tape[100];

int main(){
    unsigned char text[MAX_BIN_LEN];
    unsigned char *txt_ptr = text;

    int32_t *loop_jmps[MAX_JUMPS];
    int32_t **loop_jmps_ptr = loop_jmps;

    Elf32_Off entry;

    entry = org + sizeof(Elf32_Ehdr) + 1 * sizeof(Elf32_Phdr);

    memcpy(txt_ptr,prelude,sizeof(prelude));
    txt_ptr += sizeof(prelude);
    char input;
    while((input = getchar()) != -1){
        switch(input){
            case '>':
                memcpy(txt_ptr,move_right,sizeof(move_right));
                txt_ptr += sizeof(move_right);
                break;
            case '<':
                memcpy(txt_ptr,move_left,sizeof(move_left));
                txt_ptr += sizeof(move_left);
                break;
            case '+':
                memcpy(txt_ptr,inc_cell,sizeof(inc_cell));
                txt_ptr += sizeof(inc_cell);
                break;
            case '-':
                memcpy(txt_ptr,dec_cell,sizeof(dec_cell));
                txt_ptr += sizeof(dec_cell);
                break;
            case '.':
                memcpy(txt_ptr,print_char,sizeof(print_char));
                txt_ptr += sizeof(print_char);
                break;
            case ',':
                memcpy(txt_ptr,read_char,sizeof(read_char));
                txt_ptr += sizeof(read_char);
                break;
            case '[':
                memcpy(txt_ptr,loop_start,sizeof(loop_start));
                txt_ptr += sizeof(loop_start);
                *loop_jmps_ptr = (int32_t*) txt_ptr - 1;
                loop_jmps_ptr++;
                break;
            case ']':
                memcpy(txt_ptr,loop_end,sizeof(loop_end));
                txt_ptr += sizeof(loop_end);
                loop_jmps_ptr--;
                int32_t offset = ((unsigned char*) (*loop_jmps_ptr + 1)) - txt_ptr;
                *((int32_t*)txt_ptr - 1) = offset;
                **loop_jmps_ptr = -offset;
                break;
        }
    }

    memcpy(txt_ptr,call_exit,sizeof(call_exit));
    txt_ptr += sizeof(call_exit);

    *(int32_t*)(text + 1) = entry + (txt_ptr - text);


    Elf32_Ehdr ehdr = {
        {0x7F,'E','L','F',ELFCLASS32,ELFDATA2LSB,EV_CURRENT,0,0,0,0,0,0,0,0,0},
        ET_EXEC,
        EM_386,
        EV_CURRENT,
        entry,
        sizeof(Elf32_Ehdr),
        0,
        0,
        sizeof(Elf32_Ehdr),
        sizeof(Elf32_Phdr),
        1,
        0,
        0,
        SHN_UNDEF,
    };

    Elf32_Phdr phdr = {
        PT_LOAD,
        0,
        org,
        org,
        sizeof(Elf32_Ehdr) + sizeof(Elf32_Phdr) + (txt_ptr - text),
        sizeof(Elf32_Ehdr) + sizeof(Elf32_Phdr) + (txt_ptr - text),
        PF_R | PF_X | PF_W,
        0x1000,
    };

    int out = open("a.out",O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY,S_IRWXU);
    write(out,&ehdr,sizeof(Elf32_Ehdr));
    write(out,&phdr,sizeof(Elf32_Phdr));

    write(out,text,txt_ptr-text);
    write(out,tape,sizeof(tape));
    close(out);
}

Selbstmodifizierender BrainFuck

Um Bytes zu sparen, ist das Band für meinen Compiler nicht in einem .bssAbschnitt oder etwas Ähnlichem zugeordnet. Stattdessen besteht das Band aus 30.000 Nullbytes, die direkt nach dem kompilierten Bytecode des Brainfuck-Programms geschrieben werden. Wenn Sie dies wissen und wissen, welcher Bytecode von meinem Compiler generiert wird, können Sie Bytecode zur Laufzeit generieren oder ändern. Ein einfaches Beispiel für diese Funktion ist ein Brainfuck-Programm, das seinen eigenen Exit-Wert festlegt.

 <<<<<<+ 

Das Programm geht vom linken Bandrand in den Byte-Code bis zu dem Punkt über, an dem der Exit-Code normalerweise auf 0 gesetzt ist. Durch Inkrementieren dieses Bytes wird der Exit-Code beim Beenden des Programms auf 1 anstatt auf 0 gesetzt. Mit Beharrlichkeit kann dies zur Programmierung auf Systemebene in Brainfuck verwendet werden.

Python, 1974 Zeichen

import sys
s='\x11\x75\x30\xbc\x08\x4b\x03\x3c'
k=[]
for c in sys.stdin.read():
 if'>'==c:s+='\x84\x01\x01'
 if'<'==c:s+='\x84\x01\xff'
 if'+'==c:s+='\x2a\x1b\x5c\x33\x04\x60\x91\x54'
 if'-'==c:s+='\x2a\x1b\x5c\x33\x04\x64\x91\x54'
 if'['==c:k+=[len(s)];s+='\x2a\x1b\x33\x99\x00\x00'
 if']'==c:a=k[-1];k=k[:-1];d=len(s)-a;s=s[:a+4]+'%c%c'%(d>>8,d&255)+s[a+6:]+'\xa7%c%c'%(-d>>8&255,-d&255)
 if','==c:s+='\x2a\x1b\xb2\x00\x02\xb6\x00\x03\x91\x54'
 if'.'==c:s+='\xb2\x00\x04\x59\x2a\x1b\x33\xb6\x00\x05\xb6\x00\x06'
s+='\xb1'
n=len(s)
sys.stdout.write('\xca\xfe\xba\xbe\x00\x03\x00-\x00+\n\x00\x08\x00\x13\t\x00\x14\x00\x15\n\x00\x16\x00\x17\t\x00\x14\x00\x18\n\x00\x19\x00\x1a\n\x00\x19\x00\x1b\x07\x00\x1c\x07\x00\x1d\x01\x00\x06<init>\x01\x00\x03()V\x01\x00\x04Code\x01\x00\x0fLineNumberTable\x01\x00\x04main\x01\x00\x16([Ljava/lang/String;)V\x01\x00\nExceptions\x07\x00\x1e\x01\x00\nSourceFile\x01\x00\x06B.java\x0c\x00\t\x00\n\x07\x00\x1f\x0c\x00 \x00!\x07\x00"\x0c\x00#\x00$\x0c\x00%\x00&\x07\x00\'\x0c\x00(\x00)\x0c\x00*\x00\n\x01\x00\x01B\x01\x00\x10java/lang/Object\x01\x00\x13java/io/IOException\x01\x00\x10java/lang/System\x01\x00\x02in\x01\x00\x15Ljava/io/InputStream;\x01\x00\x13java/io/InputStream\x01\x00\x04read\x01\x00\x03()I\x01\x00\x03out\x01\x00\x15Ljava/io/PrintStream;\x01\x00\x13java/io/PrintStream\x01\x00\x05write\x01\x00\x04(I)V\x01\x00\x05flush\x00!\x00\x07\x00\x08\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x01\x00\t\x00\n\x00\x01\x00\x0b\x00\x00\x00\x1d\x00\x01\x00\x01\x00\x00\x00\x05*\xb7\x00\x01\xb1\x00\x00\x00\x01\x00\x0c\x00\x00\x00\x06\x00\x01\x00\x00\x00\x03\x00\t\x00\r\x00\x0e\x00\x02\x00\x0b\x00\x00'+'%c%c'%((n+60)>>8,(n+60)&255)+'\x00\x04\x00\x03\x00\x00'+'%c%c'%(n>>8,n&255)+s+'\x00\x00\x00\x01\x00\x0c\x00\x00\x00*\x00\n\x00\x00\x00\x05\x00\x06\x00\x06\x00\x08\x00\t\x00\x0b\x00\x0b\x00\x13\x00\r\x00\x1d\x00\x0f\x00&\x00\x11\x00,\x00\x12\x002\x00\x14\x008\x00\x15\x00\x0f\x00\x00\x00\x04\x00\x01\x00\x10\x00\x01\x00\x11\x00\x00\x00\x02\x00\x12')

Unten finden Sie die Übersetzungen in Java-Bytecode. local 0 ist ein Byte-Array, das das Band darstellt, local 1 ist der Datenzeiger.

>  iinc 1,+1
<  iinc 1,-1
+  aload_0;iload_1;dup2;baload;iconst_1;iadd;i2b;bastore
-  aload_0;iload_1;dup2;baload;iconst_1;isub;i2b;bastore
[  aload_0;iload_1;baload;ifeq xx xx
]  goto xx xx
,  aload_0;iload_1;getstatic #2;invokevirtual #3;i2b;bastore
.  getstatic #4;dup;aload_0;iload_1;baload;invokevirtual #5;invokevirtual #6

Das xx xxsind Versätze, um die passende Klammer zu erreichen. # 2 ist System.in, # 3 ist read(), # 4 ist System.out, # 5 ist write()und # 6 ist flush().

Die Präambel weist ein 30000-Byte-Array zu und initialisiert die Bandposition auf 0.

Der Riesen-Wrapper am Ende wurde generiert, indem eine Dummy- B.javaDatei mit Code für jeden Opcode kompiliert wurde (um die Erzeugung der korrekten Konstantentabellen und anderer Junk-Dateien auszulösen) und anschließend eine heikle Operation durchgeführt wurde.

Führen Sie es wie

python bfc.py < input.b > B.class
java B

Zerlegen mit

javap -c B

Ich bin sicher, es könnte noch etwas mehr golfen werden. Ich bin nur froh, dass es funktioniert ...

16-Bit-x86-Assemblycode, 104 Byte

Dieser Code stammt aus dem Jahr 2014, aber ich habe gerade die Aufgabe gefunden.

;compliant version, non-commands are ignored, but 104 bytes long

[bits 16]  
[org 0x100]  
; assume bp=091e used  
; assume di=fffe  
; assume si=0100  
; assume dx=cs (see here)  
; assume cx=00ff  
; assume bx=0000  
; assume ax=0000 used (ah)  
; assume sp=fffe  
start:
        mov al, code_nothing - start  
code_start:
        mov ch, 0x7f ; allow bigger programs  
        mov bx, cx  
        mov di, cx  
        rep stosb  
        mov bp, find_right + start - code_start ;cache loop head for smaller compiled programs  
        jmp code_start_end  
find_right:
        pop si  
        dec si  
        dec si ;point to loop head  
        cmp [bx], cl  
        jne loop_right_end  
loop_right:
        lodsb  
        cmp al, 0xD5 ; the "bp" part of "call bp" (because 0xFF is not unique, watch for additional '[')  
        jne loop_left  
        inc cx  
loop_left:
        cmp al, 0xC3 ; ret (watch for ']')  
        jne loop_right  
        loop loop_right ;all brackets matched when cx==0  
        db 0x3c ;cmp al, xx (mask push)  
loop_right_end:
        push si  
        lodsw ; skip "call" or dummy "dec" instruction, depending on context  
        push si  
code_sqright:
        ret  
code_dec:
        dec byte [bx]  
code_start_end:
        db '$' ;end DOS string, also "and al, xx"  
code_inc:
        inc byte [bx]  
        db '$'  
code_right:
        inc bx ;al -> 2  
code_nothing:
        db '$'  
code_left:
        dec bx  
        db '$'  
code_sqleft:
        call bp  
        db '$'  
; create lookup table  
real_start:
        inc byte [bx+'<'] ;point to code_left  
        dec byte [bx+'>'] ;point to code_right  
        mov byte [bx+'['], code_sqleft - start  
        mov byte [bx+']'], code_sqright - start  
        lea sp, [bx+45+2] ;'+' + 4 (2b='+', 2c=',', 2d='-', 2e='.')  
        push (code_dec - start) + (code_dot - start) * 256  
        push (code_inc - start) + (code_comma - start) * 256  
pre_write:
        mov ah, code_start >> 8  
        xchg dx, ax  
; write  
        mov ah, 9  
        int 0x21  
; read  
code_comma:
        mov dl, 0xff  
        db 0x3d ; cmp ax, xxxx (mask mov)  
code_dot:
        mov dl, [bx]  
        mov ah, 6  
        int 0x21  
        mov [bx], al  
        db '$'  
        db 0xff ; parameter for '$', doubles as test for zero  
; switch  
        xlatb  
        jne pre_write  
  ; next two lines can also be removed  
  ; if the program ends with extra ']'  
  ; and then we are at 100 bytes... :-)  
the_end:
        mov dl, 0xC3  
        int 0x21  
        int 0x20