کامپایلر برین‌فاک با سی شارپ
برین‌فاک یک زبان برنامه‌نویسی بسیار ساده و در عین حال جالب است. این زبان به دلیل ساختار غیرمعمول و مینیمالیستی‌اش، به چالش‌های جذابی برای برنامه‌نویسان تبدیل شده است. حالا بیایید نگاهی دقیق‌تر به نحوه ایجاد یک کامپایلر برین‌فاک با استفاده از زبان سی شارپ بیندازیم.
در وهله اول، باید بدانیم که برین‌فاک تنها شامل هشت دستور است: `>`, `<`, `+`, `-`, `[`, `]`, `.`, و `,`. این دستورات در واقع به ما اجازه می‌دهند تا یک ماشین مجازی را بسازیم که حافظه را مدیریت کند.
ساختار کامپایلر
کامپایلر برین‌فاک را می‌توان به چند بخش تقسیم کرد:
- تحلیل‌گر نحوی (Parser): این بخش کد برین‌فاک را می‌خواند و ساختار آن را بررسی می‌کند. به عنوان مثال، اگر تعداد جفت‌های `[` و `]` نادرست باشد، باید خطا را گزارش کند.
- مترجم (Translator): این بخش وظیفه تبدیل دستورات برین‌فاک به زبان ماشین یا کدهای قابل اجرا در پلتفرم هدف را دارد. به‌عنوان مثال، می‌توانیم از یک آرایه برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده کنیم.
- اجرا (Executor): پس از ترجمه، این بخش کد را اجرا می‌کند. در اینجا، می‌توانیم از روش‌های مختلفی برای مدیریت حافظه و پردازش داده‌ها استفاده کنیم.
پیاده‌سازی
پیاده‌سازی کامپایلر برین‌فاک در سی شارپ به صورت زیر می‌تواند انجام شود:
```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
class BrainfuckCompiler
{
static void Main(string[] args)
{
string code = "++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++<<<-]>++.>+.";
Execute(code);
}
static void Execute(string code)
{
byte[] memory = new byte[30000];
int pointer = 0;
Stack<int> loopStack = new Stack<int>();
for (int i = 0; i < code.Length; i++)
{
switch (code[i])
{
case '>':
pointer++;
break;
case '<':
pointer--;
break;
case '+':
memory[pointer]++;
break;
case '-':
memory[pointer]--;
break;
case '.':
Console.Write((char)memory[pointer]);
break;
case ',':
memory[pointer] = (byte)Console.Read();
break;
case '[':
if (memory[pointer] == 0)
{
int loopEnd = FindLoopEnd(code, i);
i = loopEnd;
}
else
{
loopStack.Push(i);
}
break;
case ']':
if (memory[pointer] != 0)
{
i = loopStack.Peek();
}
else
{
loopStack.Pop();
}
break;
}
}
}
static int FindLoopEnd(string code, int start)
{
int depth = 1;
for (int i = start + 1; i < code.Length; i++)
{
if (code[i] == '[') depth++;
if (code[i] == ']') depth--;
if (depth == 0) return i;
}
return -1; // Error: No matching bracket
}
}
```
نتیجه‌گیری
در نهایت، ایجاد یک کامپایلر برین‌فاک با سی شارپ می‌تواند به عنوان یک پروژه آموزشی جذاب باشد. این پروژه نه تنها مهارت‌های برنامه‌نویسی شما را تقویت می‌کند، بلکه به درک عمیق‌تری از زبان‌های برنامه‌نویسی و نحوه کارکرد کامپایلرها کمک می‌کند. با این روش، می‌توانید به سادگی قواعد و اصول برنامه‌نویسی را یاد بگیرید و در عین حال از چالش‌های موجود لذت ببرید.
