Brainf*ck是一种极简的编程语言，它只有八个命令，但这些命令却能够实现复杂的程序逻辑。这种语言由一个数据指针（dataptr）和一组存储单元（cells）组成，数据指针用于引用存储单元中的数据。每个存储单元的大小通常为一个字节或一个字，便于处理输入输出（I/O）命令时的EOF标记。Brainf*ck的命令包括：
将Brainf*ck源代码转换为C#等价代码是一个相对简单的任务。以下是一些基本的映射规则：
dataptr = dataptr + 1; // 对应 >
dataptr = dataptr - 1; // 对应 <
cells[dataptr] = cells[dataptr] + 1; // 对应 +
cells[dataptr] = cells[dataptr] - 1; // 对应 -
for(; cells[dataptr] != 0;) { // 对应 [
}
// 对应 ]
Console.Write(cells[dataptr]); // 对应 .
cells[dataptr] = Console.Read(); // 对应 ,
一旦将Brainf*ck程序转换为C#代码，就可以动态调用C#编译器来生成可执行文件。
CodeDOM是.NET Framework的一部分，它允许程序员动态构建源代码树。与表达式树和Lambda表达式不同，使用CodeDOM构建的代码模型可以用于在运行时提供给编译器并生成汇编文件。
以下是用于转换的C#代码模板：
namespace BfApplication {
using System;
public class Program {
public static void Main() {
short[] cells = new short[1000];
int ptr = 0;
System.IO.Stream @in = Console.OpenStandardInput();
System.IO.Stream @out = Console.OpenStandardOutput();
// Brainf*ck代码
}
}
}
在这个模板中，cells数组表示Brainf*ck程序用于存储数据的存储单元，ptr是数据指针，@in和@out是标准输入和输出流，分别用于处理，和，命令。
要将这个模板表示为CodeDOM图，需要创建一个编译单元，该编译单元将存储命名空间、导入和类。模板构建是在Compiler类的Compile方法中完成的。
C# CodeCompileUnit unit = new CodeCompileUnit();
// 创建BfApplication命名空间并添加到编译单元
CodeNamespace ns = new CodeNamespace("BfApplication");
unit.Namespaces.Add(ns);
// 添加System命名空间的using指令
ns.Imports.Add(new CodeNamespaceImport("System"));
// 创建Program类并添加到命名空间
CodeTypeDeclaration cs = new CodeTypeDeclaration("Program");
ns.Types.Add(cs);
// 创建Main方法并添加到类
CodeEntryPointMethod main = new CodeEntryPointMethod();
cs.Members.Add(main);
// 创建cells数组和数据指针变量
main.Statements.Add(new CodeVariableDeclarationStatement(typeof(short[]), "cells", new CodeArrayCreateExpression(typeof(short), cellCount)));
main.Statements.Add(new CodeVariableDeclarationStatement(typeof(int), "ptr", new CodePrimitiveExpression(0)));
// 创建流变量
main.Statements.Add(new CodeVariableDeclarationStatement(typeof(Stream), "in", new CodeMethodInvokeExpression(ConAcc("OpenStandardInput"))));
main.Statements.Add(new CodeVariableDeclarationStatement(typeof(Stream), "out", new CodeMethodInvokeExpression(ConAcc("OpenStandardOutput"))));
// 跟踪嵌套循环
Stack blocks = new Stack();
blocks.Push(main.Statements);
CSharpCodeProvider class gives the programmer access to C# compiler.
GenerateCodeFromCompileUnit method generates C# code from CodeDOM graph of compilation unit and CompileAssemblyFromDom method produces assembly file.
C#
// 生成C#源代码
if (codeGen != null)
provider.GenerateCodeFromCompileUnit(unit, codeGen, new CodeGeneratorOptions());
// 设置编译器选项
CompilerParameters p = new CompilerParameters(new string[] { "System.dll" }, outputFileName);
p.GenerateExecutable = true;
// 编译CodeDOM图并生成汇编文件
CompilerResults results = provider.CompileAssemblyFromDom(p, unit);
CodeGeneratorOptions和CompilerParameters类用于设置代码生成和编译的各种参数。
C# for (int i = 0; i < code.Length; i++) {
if (char.IsWhiteSpace(code[i])) continue;
switch (code[i]) {
// 增加dataptr
case '>': blocks.Peek().Add(IncSt(typeof(int), PtrAcc())); break;
// 减少dataptr
case '<': blocks.Peek().Add(DecSt(typeof(int), PtrAcc())); break;
// 增加dataptr引用的存储单元
case '+': blocks.Peek().Add(IncSt(typeof(byte), CellAcc())); break;
// 减少dataptr引用的存储单元
case '-': blocks.Peek().Add(DecSt(typeof(byte), CellAcc())); break;
// 将引用的存储单元的内容输出到输出
case '.': blocks.Peek().Add(OutExp()); break;
// 从输入读取一个字节并存储到dataptr引用的存储单元
case ',': blocks.Peek().Add(new CodeAssignStatement(CellAcc(), InExp())); break;
case '[':
// 创建一个for循环，检查dataptr引用的存储单元是否为0
CodeIterationStatement loop = new CodeIterationStatement(
new CodeSnippetStatement(),
new CodeBinaryOperatorExpression(
CellAcc(), CodeBinaryOperatorType.IdentityInequality,
new CodePrimitiveExpression(0)),
new CodeSnippetStatement());
// 新的命令转到新的循环体
blocks.Peek().Add(loop);
blocks.Push(loop.Statements);
break;
case ']': blocks.Pop(); break;
default: break;
}
}
// 创建引用Console类指定静态方法的表达式
private static CodeMethodReferenceExpression ConAcc(string method) {
return new CodeMethodReferenceExpression(new CodeTypeReferenceExpression("Console"), method);
}
// 创建调用Console类ReadByte方法的表达式
private static CodeExpression InExp() {
return new CodeCastExpression(typeof(short), new CodeMethodInvokeExpression(new CodeMethodReferenceExpression(new CodeVariableReferenceExpression("in"), "ReadByte")));
}
// 创建调用Console类WriteByte方法的表达式
private static CodeExpression OutExp() {
return new CodeMethodInvokeExpression(new CodeMethodReferenceExpression(new CodeVariableReferenceExpression("out"), "WriteByte"), new CodeCastExpression(typeof(byte), CellAcc()));
}
// 创建引用存储dataptr的变量的表达式
private static CodeExpression PtrAcc() {
return new CodeVariableReferenceExpression("ptr");
}
// 创建引用dataptr指向的存储单元的表达式
private static CodeExpression CellAcc() {
return new CodeArrayIndexerExpression(new CodeVariableReferenceExpression("cells"), PtrAcc());
}
// 创建将表达式转换为指定类型的表达式
private static CodeExpression CastExp(Type type, CodeExpression exp) {
return new CodeCastExpression(type, exp);
}
// 创建增加提供的表达式的表达式
private static CodeStatement IncSt(Type type, CodeExpression exp) {
return new CodeAssignStatement(exp, CastExp(type, new CodeBinaryOperatorExpression(exp, CodeBinaryOperatorType.Add, new CodePrimitiveExpression(1))));
}
// 创建减少提供的表达式的表达式
private static CodeStatement DecSt(Type type, CodeExpression exp) {
return new CodeAssignStatement(exp, CastExp(type, new CodeBinaryOperatorExpression(exp, CodeBinaryOperatorType.Subtract, new CodePrimitiveExpression(1))));
}
// 错误/警告报告已从代码示例中移除。
// OnReport事件用于通知编译器事件，如编译错误、警告和编译过程的状态。