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Whitespace

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带语法高亮的一段Whitespace程序

Whitespace是一种深奥的编程语言。它由Edwin Brady和Chris Morris开发,于2003年4月1日发布。大部分的现代程序设计语言都不将空白字符视为语法的一部分。但Whitespace却只视空格(space)、制表符(tab)和换行(line feed)为语法元素,它的解释器会忽略其他所有字符。在没有特殊标记下,一段没有注释的Whitespace代码应该是完全不可见的[1]

Whitespace是种基于堆栈指令式编程语言。运行其程序的虚拟机具有一个堆栈(stack)和堆积(heap)作为数据结构。用户可自由将整数推进堆栈中(Whitespace目前并不支持浮点数或其他类型),亦可将堆积作为变量的暂存区。

这种语言有和Brainfuck一样的优点,能方便地撰写程序注释,写的注释只要不包含三种语法字符,解释器就会直接跳过。还有,借助这种语言,可以在满篇空白的代码中插入一篇文章,从而在看起来完全无关的文章中隐藏一段代码。对于一些需要保证安全性的工作来说,这种语言帮助很大,因为它可以防止别人把代码打印出来拿走。

语法

撰写Whitespace程序时,用户透过三种语法字符的排列去表达指令,进而操作虚拟机中的堆栈与堆积。这些指令皆分为三个部分:IMP、指令和参数。IMP决定接下来要使用的指令是哪一种类型,指令决定执行的具体工作,而部分指令需要额外的参数[1]

IMP

IMP(Instruction Modification Parameter)是Whitespace语法中的一种特色,在每个指令前要先指定IMP,接着再选择IMP中的个别指令。

IMP 意义
[Space] 堆栈操作
[Tab][Space] 数学运算
[Tab][Tab] 堆积访问
[LF] 流程控制
[Tab][LF] I/O

数字

在Whitespace中,许多指令都需要在最后加上一个整数作为参数。整数由一串不限长度的字符表示,格式为:

  • 第一个字符表示数字的正负,空白为“正”而制表符为“负”。
  • 之后的字符以二进制表示数字,空白代表数字上的“0”,制表符则代表“1”。
  • 数字结束时,须以换行标示。

堆栈操作

堆栈操作指令的IMP是[Space],因为是一种常用的指令,所以有最简短的IMP。 这里有四种操作方式。

指令 参数 意义
[Space] 数字 将某个数字放入堆栈
[Tab][Space] 数字 将堆栈里的第n个元素复制到堆栈顶
[Tab][LF] 数字 将堆栈里的第n个元素从堆栈里移除
[LF][Space] - 复制堆栈最上方的元素
[LF][Tab] - 交换两个堆栈最上层的元素
[LF][LF] - 屏弃堆栈最上层的元素

算术

算术指令的IMP是[Tab][Space],会取堆栈最上方的两个元素做运算,并以运算结果取代原本的元素。 先进入堆栈的元素将被视为运算符左方的操作数。

指令 参数 意义
[Space][Space] -
[Space][Tab] -
[Space][LF] -
[Tab][Space] - 整数除法
[Tab][Tab] - 模运算(取余数)

堆积操作

堆积操作指令的IMP是[Tab][Tab],可以将对象存入堆栈中的特定地址,也可以获取堆栈中的特定地址的对象。 要存储一个对象至堆积里,先将地址放入堆栈,而后放入对象的值再执行存储指令。 要取出堆积里的一个对象,将地址放入堆栈而后执行取回指令,取回的值会被存放在堆栈的最上方。

指令 参数 意义
[Space] - 存储
[Tab] - 取回

控制流程

控制流程指令的IMP是[LF]。子程序可以用标签(label)作标记,进行有条件或无条件的跳转,可用于实现条件判断或循环等复杂构造。标签是一个整数,由指令的参数栏输入,所有标签必须是独一无二的,不能重复。

这一类指令也包含了“结束”。所有程序都必须借由[LF][LF][LF]这条指令才能让解释器正确地退出程序。

指令 参数 意义
[Space][Space] 标签 标记程序中某一个流程
[Space][Tab] 标签 标签调用子程序
[Space][LF] 标签 从某标签无条件跳跃至另一标签
[Tab][Space] 标签 如果堆栈顶为0则跳跃至某标签
[Tab][Tab] 标签 如果堆栈顶为负数则跳跃至某标签
[Tab][LF] - 结束目前子程序并跳跃回调叫者
[LF][LF] - 退出程序

输入与输出

输入与输出指令的IMP是[Tab][LF],可以进行资料流的输入输出。

输入指令会取用堆栈最上方的数字作为地址,将输入的对象存入堆积。输出指令可输出堆栈最上端的数字,或输出堆栈最上端的数字所对应的ASCII字符

指令 参数 意义
[Space][Space] - 输出堆栈最上方的字符
[Space][Tab] - 输出堆栈最上方的数字
[Tab][Space] - 读入一字符并写入堆栈顶的地址里
[Tab][Tab] - 读入一数字并写入堆栈顶的地址里

示例

这是一个能输出“Hello, world!”的简单示例程序,每个空白制表符和换行字符被分别以“S”、“T”和“L”表示:

S S S T	S S T	S S S L
T	L
S S S S S T	T	S S T	S T	L
T	L
S S S S S T	T	S T	T	S S L
T	L
S S S S S T	T	S T	T	S S L
T	L
S S S S S T	T	S T	T	T	T	L
T	L
S S S S S T	S T	T	S S L
T	L
S S S S S T	S S S S S L
T	L
S S S S S T	T	T	S T	T	T	L
T	L
S S S S S T	T	S T	T	T	T	L
T	L
S S S S S T	T	T	S S T	S L
T	L
S S S S S T	T	S T	T	S S L
T	L
S S S S S T	T	S S T	S S L
T	L
S S S S S T	S S S S T	L
T	L
S S L
L
L

外部链接

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Whitespace. Esolang. [2023-11-27]. (原始内容存档于2023-09-21) (英语).