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브레인퍽

브레인퍽(Brainfuck)은 우어반 뮐러(Urban Müller)가 1993년 경에 만든 최소주의 컴퓨터 프로그래밍 언어이다. 이름에 포함된 fuck이 욕설이기 때문에 Brainf*ck, Brainf***, 혹은 단순히 BF라고 부르기도 한다.

브레인퍽
Brainfuck
패러다임난해한, 명령형, 구조적
설계자우어반 뮐러(Urban Müller)
발표일1993년 9월
자료형 체계typeless
파일 확장자.b, .bf
웹사이트brainfuck.org
영향을 받은 언어
P′′, FALSE

언어의 설계

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뮐러는 가장 작은 컴파일러로 구현할 수 있는 간단하면서도 튜링 완전한 프로그래밍 언어를 만드는 것이 목적이었다. 이 언어는 여덟 개의 명령어로 구성되어 있다. 아미가 컴퓨터에서 작동하는 원래 컴파일러의 둘째 판은 크기가 240 바이트 밖에 안 된다. 그는 다른 난해한 프로그래밍 언어이자, 컴파일러 크기가 1024바이트인 False의 영향을 받았다.

이름이 말해 주듯이, 브레인퍽 프로그램은 이해하기 어려운 경향이 있다. 하지만 튜링 기계는 컴퓨터가 할 수 있는 모든 작업을 할 수 있고, 브레인퍽이 튜링 완전하기 때문에 브레인퍽 또한 복잡하기는 해도 컴퓨터가 할 수 있는 모든 작업을 할 수 있다.

이 언어는 프로그램 외에, 0으로 초기화된 바이트 단위의 배열과, 처음에 배열의 맨 첫 바이트를 가리키는 포인터, 그리고 입출력 스트림으로 구성된 간단한 기계 모델에 기반을 두고 있다.

명령어들

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여덟 개의 명령어들은 각각 한 개의 문자로 구성되어 있으며 다음과 같다:

문자 의미
> 포인터를 증가시킨다.
< 포인터를 감소시킨다.
+ 포인터가 가리키는 바이트의 값을 증가시킨다.
- 포인터가 가리키는 바이트의 값을 감소시킨다.
. 포인터가 가리키는 바이트의 값을 ASCII 문자로 출력한다.
, 포인터가 가리키는 바이트에 입력받은 문자의 ASCII 값을 넣는다.
[ 포인터가 가리키는 바이트의 값이 0이면 짝이 되는 뒤쪽의 ]로 이동한다.
] 포인터가 가리키는 바이트의 값이 0이 아니면 짝이 되는 앞쪽의 [로 이동한다.

위의 정의 대신에, ]에 ‘짝이 되는 앞쪽의 [로 이동한다’는 의미를 사용할 수 있다. 이는 간단하지만 대칭적이지 못 하고 효율적이지도 않다. 이 두 정의는 모든 브레인퍽 프로그램에 대해서 동일한 행동을 보인다. 거의 사용되지 않지만 동일한 또 다른 정의로는, [가 ‘짝이 되는 뒤쪽의 ]로 이동한다’는 의미를 가지고, ]가 ‘포인터가 가리키는 바이트의 값이 0이 아니면 짝이 되는 앞쪽의 [ 다음 명령어로 이동한다’는 의미를 가지도록 하는 것이 있다.

브레인퍽 프로그램들은 ptr이 unsigned char* 형이라 가정할 때 다음과 같은 치환을 사용해서 C 언어로 번역할 수 있다:

브레인퍽 C
> ++ptr;
< --ptr;
+ ++*ptr;
- --*ptr;
. putchar(*ptr);
, *ptr = getchar();
[ while (*ptr) {
] }

해설

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참고로 여기서는 배열의 각각의 원소들을 바이트로 서술했기 때문에, - 명령은 필요가 없으며 255개의 + 명령으로 고칠 수 있다. 비슷하게, 만약 배열이 유한하고 환형이면, < 명령은 (배열 크기 - 1)개의 > 명령으로 고칠 수 있다. 하지만 이 언어가 튜링 완전하려면 배열의 크기와 각각의 원소들의 크기가 모두 제한이 없어야 한다. (이는 엄밀히 말할 때 현대의 PC가 튜링 완전하지 않은 이유와 동일하다.)

예제

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헬로 월드 프로그램

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명령어에 쓰이는 8개의 문자(+-<>[],.)만 사용한 코드는 다음과 같다. 

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

브레인퍽은 이 8개의 문자외에는 모두 무시하므로, 가독성을 위해 공백과 줄바꿈을 넣고 주석을 추가하여 다시 쓴 코드는 다음과 같다. 

+++++ +++++ initialize counter (cell #0) to 10
[ use loop to set the next four cells to 70/100/30/10
 > +++++ ++ add 7 to cell #1
 > +++++ +++++ add 10 to cell #2
 > +++ add 3 to cell #3
 > + add 1 to cell #4
 <<<< - decrement counter (cell #0)
]
> ++ . print 'H'
> + . print 'e'
+++++ ++ . print 'l'
. print 'l'
+++ . print 'o'
> ++ . print ' '
<< +++++ +++++ +++++ . print 'W'
> . print 'o'
+++ . print 'r'
----- - . print 'l'
----- --- . print 'd'
> + . print '!'
> . print '\n'

ROT13

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-,+[ Read first character and start outer character reading loop
 -[ Skip forward if character is 0
 >>++++[>++++++++<-] Set up divisor (32) for division loop
 (MEMORY LAYOUT: dividend copy remainder divisor quotient zero zero)
 <+<-[ Set up dividend (x minus 1) and enter division loop
 >+>+>-[>>>] Increase copy and remainder / reduce divisor / Normal case: skip forward
 <[[>+<-]>>+>] Special case: move remainder back to divisor and increase quotient
 <<<<<- Decrement dividend
 ] End division loop
 ]>>>[-]+ End skip loop; zero former divisor and reuse space for a flag
 >--[-[<->+++[-]]]<[ Zero that flag unless quotient was 2 or 3; zero quotient; check flag
 ++++++++++++<[ If flag then set up divisor (13) for second division loop
 (MEMORY LAYOUT: zero copy dividend divisor remainder quotient zero zero)
 >-[>+>>] Reduce divisor; Normal case: increase remainder
 >[+[<+>-]>+>>] Special case: increase remainder / move it back to divisor / increase quotient
 <<<<<- Decrease dividend
 ] End division loop
 >>[<+>-] Add remainder back to divisor to get a useful 13
 >[ Skip forward if quotient was 0
 -[ Decrement quotient and skip forward if quotient was 1
 -<<[-]>> Zero quotient and divisor if quotient was 2
 ]<<[<<->>-]>> Zero divisor and subtract 13 from copy if quotient was 1
 ]<<[<<+>>-] Zero divisor and add 13 to copy if quotient was 0
 ] End outer skip loop (jump to here if ((character minus 1)/32) was not 2 or 3)
 <[-] Clear remainder from first division if second division was skipped
 <.[-] Output ROT13ed character from copy and clear it
 <-,+ Read next character
] End character reading loop

같이 보기

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비슷한 언어들의 목록:

  • Doublefuck, 두 개의 배열을 사용하는 브레인퍽의 변형.
  • Brainfork
  • PATH, 브레인퍽과 비펀지를 결합한 언어.
  • SNUSP, 비슷하지만 호출 스택을 가진다.
  • l33t
  • L00P
  • Ook!
  • QUOTE
  • Aura
  • Spoon, 오직 "0"과 "1" 문자로만 이루어진 토큰을 사용함.
  • THRAT, 명령 테이블에 있는 Brainfuck 명령들을 접근하기 위해 오직 두 개의 명령만을 사용함.

외부 링크

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원본 주소 "https://ko.wiki.x.io/w/index.php?title=브레인퍽&oldid=35088487"