BF解释器和几个小程序以及关于多文件编程的理解?

上SICP的时候樾哥提到了一个叫图灵完备的概念,啥是图灵完备呢?简单说就是能模拟图灵机的所有操作的语言就可以说是图灵完备的,它的计算能力和图灵机至少是等价的

然后有这么一个很小的语言Brainfuck,它有一个类似射线的有格纸带,一个可以任意移动的指针

规定,"<"、">"、","、"."、"+"、"-"分别表示左移、右移、读入、输出、增加1、减少1,这个做起来是很简单的

然后是"["和"]",其等价于 while (pointer->value != 0) {do sth...}

要实现这个操作只需要用一个栈记录所有的左括号就可以了。纸带等价于一个双向链表,这些都不是很难写。

特意用C写了这个东西的解释器,把自己实现的stack和list放在了两个.h文件里,学到很多.jpg

关于.h文件的用法还没有很好的掌握,这里先不管了…

在oi中,我们通常只能提交一个源代码文件,因此多文件编程并不是必须的(或者说是必须禁止的)

然而在实际生产生活中,我们不可能写一个长达几千行的源文件。首先这对代码能力有很高的要求,其次这阻止了多人协作/同时工作,最后只有一个源文件意味着每次修改都要重新完整地编译

一个解决的方案比把过程分为函数更彻底,我们把一个程序分成若干部分。例如本项目里就可以把stack和list的实现分离出去,这样也有利于代码以后复用

.h文件和.c文件在项目中承担的角色不一样:.c文件主要负责实现,也就是定义函数;.h文件主要负责声明,比如函数声明、宏定义等。这些不是C语法规定的内容,而是约定成俗的规范

下面是关于.h头文件的事实标准:

可以声明函数,但不可以定义函数。

可以声明常量,但不可以定义变量。

可以“定义”一个宏函数。注意:宏函数很像函数,但却不是函数。其实还是一个声明。

结构的定义、自定义数据类型一般也放在头文件中。

除了主文件(有 main() 函数的文件),其他的 .c 文件一般只定义函数,并向外暴露(可以使用 extern,也可以不使用)。

可以将一个或多个相关的函数定义在一个 .c 文件。

上面的内容摘自C语言模块化编程 chunlanse2014

个人的理解是,.h文件只负责提供接口的作用,而接口两端的物品在编译时是各自独立的

这里附赠几个个小程序,有一些是自己写的,可能有更好的写法


// ,>,[-<+>] // a plus b
// ,>,[-<->] // a minus b
// ,>>,<<[->>[-<+>>+<]>[-<+>]<<<]>. //a times b
// ++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++>+<<<<-]>++.>+.+++++++..+++.>++.<<+++++++++++++++.>.+++.------.--------.>+.>. // Hello World!


// BFcompiler.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "stack.h"
#include "list.h"

#define MAX_LENGTH 200005

char seq[MAX_LENGTH];

int FindNextPos(char *s, int pos) {
        for (; s[pos] != \']\'; ) pos ++;
        return pos;
}

int main(void) {
        scanf("%s", seq);
        int len = strlen(seq);
        Node* current_pointer = (Node*) malloc(sizeof(Node));
        NodeInit(current_pointer);
        Stack* stack = (Stack*) malloc(sizeof(Stack));
        StackInit(stack);
        for (int i = 0; i < len; ++ i) {
                switch (seq[i]) {
                        case \'+\': {
                                add(current_pointer, 1);
                                break;
                        }
                        case \'-\': {
                                add(current_pointer, -1);
                                break;
                        }
                        case \'>\': {
                                moveRight(&current_pointer);
                                break;
                        }
                        case \'<\': {
                                moveLeft(&current_pointer);
                                break;
                        }
                        case \',\': {
                                scanf("%d", &(current_pointer->value));
                                break;
                        }
                        case \'.\': {
                                printf("%c", current_pointer->value);
                                break;
                        }
                        case \'[\': {
                                if (current_pointer->value != 0) {
                                        StackPush(stack, i);
                                } else {
                                        i = FindNextPos(seq, i);
                                }
                                break;
                        }
                        case \']\': {
                                if (current_pointer->value != 0) {
                                        i = StackTop(stack);
                                } else {
                                        StackPop(stack);
                                }
                                break;
                        }
                }
        }
        return 0;
}



// stack.h
#ifndef STACK_HEADER_FILE
#define STACK_HEADER_FILE

#define INF 0x3f3f3f3f

typedef struct tmpStackNode {
        struct tmpStackNode *next;
        int value;
} StackNode;

typedef struct {
        StackNode *top;
        int size;
} Stack;

void StackNodeInit(StackNode *p);

void StackInit(Stack *stack);

void StackPush(Stack *stack, int value);

void StackPop(Stack *stack);

int StackTop(Stack *stack);

#endif


//stack.c
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include "stack.h"

void StackNodeInit(StackNode *p) {
        p->next = NULL;
        p->value = 0;
}

void StackInit(Stack *stack) {
        stack->top = (StackNode*) malloc(sizeof(StackNode*));
        StackNodeInit(stack->top);
        stack->size = 0;
}

void StackPush(Stack *stack, int value) {
        StackNode *tmp = (StackNode*) malloc(sizeof(StackNode));
        StackNodeInit(tmp);
        tmp->value = value;
        tmp->next = stack->top;
        stack->top = tmp;
        stack->size += 1;
}

void StackPop(Stack *stack) {
        if (stack->size < 1) return ;
        StackNode *tmp = stack->top;
        stack->top = stack->top->next;
        stack->size -= 1;
        free(tmp);
        tmp = NULL;
}

int StackTop(Stack *stack) {
        if (stack->size < 1) return INF;
        return stack->top->value;
}


// list.h
#ifndef LIST_HEADER_FILE
#define LIST_HEADER_FILE

typedef struct tmpNode {
        struct tmpNode *next, *prev;
        int value;
} Node;

void NodeInit(Node *p);

void add(Node *p, int value);

void moveLeft(Node **p);

void moveRight(Node **p);

#endif

//list.c
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include "list.h"

void NodeInit(Node *p) {
        p->next = p->prev = NULL;
        p->value = 0;
}

void add(Node *p, int value) {
        p->value += value;
}

void moveLeft(Node **p) {
        if ((*p)->prev == NULL) return ;
        (*p) = (*p)->prev;
}

void moveRight(Node **p) {
        if ((*p)->next == NULL) {
                (*p)->next = (Node*) malloc(sizeof(Node));
                NodeInit((*p)->next);
                (*p)->next->prev = (*p);
        }
        (*p) = (*p)->next;
}