[Из песочницы] Программируем в dc (desktop calculator)

Я часто люблю отдыхать, изучая новые языки или технологии. И не важно, что я их, возможно, никогда и не применю на практике. Занимаюсь я этим преимущественно из простого любопытства и желания узнать что-то новое.

Отчасти, по этой же причине, возникли эзотерические языки программирования. Brainfuck, Befunge и прочие весьма хорошо разгружают мозг после умственной работы, да и просто позволяют интересно и с пользой провести время. Да, именно с пользой, ведь они развивают нестандартное программистское мышление, ставя его в сложное положение жестких ограничений возможностей языка, операторов, и, как правило, ужасного нечитабельного синтаксиса. Да, они неприменимы в реальной практике, но, тем не менее, большинство из них обладают тьюринговской полнотой, следовательно, вполне могут считаться полноценными языками программирования.
Кстати, в ближайшее время планируется серия постов по некоторым эзотерическим языкам.

Однако, в данный момент меня заинтересовало немного другое. Итак, многим из вас наверняка известен арифметический пакет dc, на всякий случай приведу цитату с википедии:

dc — пакет для арифметических вычислений с произвольной точностью в unix-системах. Обычно он оперирует в десятичной системе счисления с целыми числами, однако можно задать системы счисления для ввода и вывода, а также точность вычислений. Общая структура dc — стековый калькулятор, использующий обратную польскую запись.

В вышеприведенной цитате мы видим волшебное слово – стек. И да, действительно, в dc реализована полноценная стековая машина, с возможностью сохранения и извлечения значений из именованных регистров, условиями, переходами. Хм, а что нам мешает попробовать программировать на этом? Поехали! (© Гагарин Ю. Н.).

dc имеет ограниченный набор команд, перечислять их здесь не вижу смысла, желающие могут ознакомиться с ним все там же.

Итак, как уже было сказано выше, dc использует обратную польскую запись, что значит, что в отличии от привычной инфиксной записи, сначала задаются операнды, а потом операция для них. Парочка примеров обратной польской записи с указанием эквивалентных им инфиксных записей:

2 2 * <=> 2 * 2
5 3 7 + * <=> 5 * (3 + 7)

Думаю, все должно быть понятно.

Вы уже наверняка ознакомились по вышеприведенной ссылке с синтаксическими конструкциями dc. Нетрудно догадаться, что использование [...] совместно с sx, а в дальнейшем lx совместно с x, позволяет нам эмулировать поведение функций. Ну а параметры им можно передавать посредством помещения в стек.

Для выполнения приведенного в посте кода, достаточно в консоли набрать команду

dc -e «код»

Например:

dc -e «2 3^p»

В дальнейшем, буду приводить лишь код. Для удобства, дабы можно было разбивать код на логические блоки и комментировать его, где необходимо, буду приводить код в многострочном виде. Для его выполнения есть несколько способов:

dc -f «имя_файла_куда_сохранили_код»

1. dc -e «2 \2 \+p»

И да, комментарии я буду оформлять в C-стиле – //. Они, разумеется, в код попасть не должны.

Итак, попробуем, для начала, написать что-нибудь простенькое. Например, выведем числа от 1 до 10.

1. [ // начало цепочки символов
2.   lap // печатаем содержимое регистра a
3.   1+sa // инкрементируем регистр a
4.   10la!>f // сравниваем содержимое регистра a с 10,
5.     // если меньше или равно десяти - продолжаем выполнение,
6.     // рекурсивно вызывая на выполнение содержимое регистра f
7. ]sf // конец символьной цепочки, помещаем ее в регистр f
8. 1sa // задаем начальное значение регистру a
9. lfx // выполняем содержимое регистра f

Небольшое примечание. Оператор “!>” эквивалентен “<=”, поскольку “!>” интерпретируется как “не больше”, а раз не больше, то меньше либо равно. В остальном же, все должно быть понятно из комментариев.
Инлайн версия:

[lap1+sa10la!>f]sf1salfx

Чуть усложним пример. Пускай верхнюю границу диапазона выводимых чисел задает пользователь. Таким образом, будем выводить числа в диапазоне [1..n], где n – число, введенное пользователем. Да, и добавим проверку: работаем только если n >= 1. Следует, конечно, вывести еще какое-нибудь сообщение об ошибке, но это сделаем чуть позже.

1. [
2.   lap
3.   1+sa
4.   lnla!>f // теперь сравниваем не с 10, а с содержимым регистра n
5. ]sf
6. 1sa
7. ?sn // помещаем пользовательский ввод в регистр n
8. laln!<f // если n >= a, вызываем f

Инлайн версия:

[lap1+salnla!>f]sf1sa?snlaln!<f

Таки добавим теперь обещанный вывод текстовых сообщений: приглашение к вводу верхней границы выводимых чисел и сообщение об ошибке (если n < a):

1. [
2.   lap
3.   1+sa
4.   lnla!>f
5. ]sf
6.  
7. [
8.   [Error! N must be greater or equal than a register value!]P
9.   10P // перевод на новую строку (как мы помним, \n = 10)
10.   q // прекращаем выполнение
11. ]se // «функция» вывода сообщения об ошибке
12.  
13. 1sa
14. [Enter max number for print: ]P // печатаем приглашение для ввода
15. ?sn
16. laln<e // если n < a, вызываем e
17. lfx // успешно прошли предыдущую проверку, вызываем f

Инлайн версия:

[lap1+salnla!>f]sf[[Error! N must be greater or equal than a register value!]P10Pq]se1sa[Enter max number for print: ]P?snlaln<elfx

Ну, и напоследок, еще один пример. Пусть требуется вывести n первых чисел Фибоначчи, где n, как и в предыдущем примере, задается путем ввода пользователем и должно принадлежать диапазону [0..∞]. Задача поставлена, пишем.

1. // функция вывода сообщения об ошибке (в случае, если n < 0)
2. [
3.   [Error! N must be greater or equal than zero!]P10P // печатаем...
4.   q // … и выходим
5. ]se
6.  
7. // функция выхода
8. [
9.   q
10. ]sQ
11.  
12. // выводит первое число Фибоначчи
13. [
14.   0p
15.   q
16. ]sZ
17.  
18. // выводит два первых числа Фибоначчи
19. [
20.   0p1p
21.   q
22. ]sO
23.  
24. // выводит [2..n] числа Фибоначчи
25. [
26.   lfls+p // суммируем два предыдущих числа
27.     // и выводим результат
28.   // меняем два предыдущих числа
29.   lssf
30.   ss
31.  
32.   lc1+sc // инкрементируем счетчик
33.   lnlc<I // если не достигли n - рекурсивно вызываем I
34. ]sI
35.  
36. [
37.   // всякие условия, все очевидно
38.   0ln=Q
39.   1ln=Z
40.   2ln=O
41.  
42.   0psf
43.   1pss
44.   2sc
45.   lnlc<I
46. ]sF
47.  
48. [Enter the count of Fibonacci numbers to print: ]P // приглашение ввода n
49. ?sn // считываем пользовательский ввод и сохраняем его в n
50. 0ln<e // если n < 0, выводим соответствующее сообщение
51. lFx // вызываем F

Инлайн версия:

[[Error! N must be greater or equal than zero!]P10Pq]se[q]sQ[0pq]sZ[0p1pq]sO[lfls+plssfsslc1+sclnlc<I]sI[0ln=Q1ln=Z2ln=O0psf1pss2sclnlc<I]sF[Enter the count of Fibonacci numbers to print: ]P?sn0ln<elFx

Магия, не иначе.

Тема программирования на dc, несомненно, будет продолжена мною, ибо интересна. В ближайшее время также ожидаются посты по эзотерическим языкам Brainfuck и Befunge. Совсем скоро…


Источник: Хабрахабр - Ненормальное программирование
Оригинальная страница: [Из песочницы] Программируем в dc (desktop calculator)