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Whitespace

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帶語法突顯的一段Whitespace程式

Whitespace是一種深奧的程式語言。它由Edwin Brady和Chris Morris開發,於2003年4月1日發佈。大部分的現代程式設計語言都不將空白字元視為語法的一部分。但Whitespace卻只視空格(space)、制表符(tab)和換行(line feed)為語法元素,它的直譯器會忽略其他所有字元。在沒有特殊標記下,一段沒有註釋的Whitespace程式碼應該是完全不可見的[1]

Whitespace是種基於堆疊指令式程式語言。運行其程式的虛擬機器具有一個堆疊(stack)和堆積(heap)作為資料結構。用戶可自由將整數推進堆疊中(Whitespace目前並不支援浮點數或其他型別),亦可將堆積作為變數的暫存區。

這種語言有和Brainfuck一樣的優點,能方便地撰寫程式註釋,寫的註釋只要不包含三種語法字元,直譯器就會直接跳過。還有,藉助這種語言,可以在滿篇空白的代碼中插入一篇文章,從而在看起來完全無關的文章中隱藏一段代碼。對於一些需要保證安全性的工作來說,這種語言幫助很大,因為它可以防止別人把代碼列印出來拿走。

語法

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撰寫Whitespace程式時,用戶透過三種語法字元的排列去表達指令,進而操作虛擬機器中的堆疊與堆積。這些指令皆分為三個部分:IMP、指令和參數。IMP決定接下來要使用的指令是哪一種類型,指令決定執行的具體工作,而部分指令需要額外的參數[1]

IMP

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IMP(Instruction Modification Parameter)是Whitespace語法中的一種特色,在每個指令前要先指定IMP,接着再選擇IMP中的個別指令。

IMP 意義
[Space] 堆疊操作
[Tab][Space] 數學運算
[Tab][Tab] 堆積存取
[LF] 流程控制
[Tab][LF] I/O

數字

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在Whitespace中,許多指令都需要在最後加上一個整數作為參數。整數由一串不限長度的字元表示,格式為:

  • 第一個字元表示數字的正負,空白為「正」而製表符為「負」。
  • 之後的字元以二進位表示數字,空白代表數碼上的「0」,製表符則代表「1」。
  • 數字結束時,須以換行標示。

堆疊操作

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堆疊操作指令的IMP是[Space],因為是一種常用的指令,所以有最簡短的IMP。 這裏有四種操作方式。

指令 參數 意義
[Space] 數字 將某個數字放入堆疊
[Tab][Space] 數字 將堆疊裏的第n個元素複製到堆疊頂
[Tab][LF] 數字 將堆疊裏的第n個元素從堆疊裏移除
[LF][Space] - 複製堆疊最上方的元素
[LF][Tab] - 交換兩個堆疊最上層的元素
[LF][LF] - 屏棄堆疊最上層的元素

算術

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算術指令的IMP是[Tab][Space],會取堆疊最上方的兩個元素做運算,並以運算結果取代原本的元素。 先進入堆疊的元素將被視為運算子左方的運算元。

指令 參數 意義
[Space][Space] -
[Space][Tab] -
[Space][LF] -
[Tab][Space] - 整數除法
[Tab][Tab] - 模運算(取餘數)

堆積操作

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堆積操作指令的IMP是[Tab][Tab],可以將物件存入堆疊中的特定地址,也可以取得堆疊中的特定地址的物件。 要儲存一個物件至堆積裏,先將地址放入堆疊,而後放入物件的值再執行儲存指令。 要取出堆積裏的一個物件,將地址放入堆疊而後執行取回指令,取回的值會被存放在堆疊的最上方。

指令 參數 意義
[Space] - 儲存
[Tab] - 取回

控制流程

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控制流程指令的IMP是[LF]。子程式可以用標籤(label)作標記,進行有條件或無條件的跳轉,可用於實作條件判斷或迴圈等複雜構造。標籤是一個整數,由指令的參數欄輸入,所有標籤必須是獨一無二的,不能重複。

這一類指令也包含了「結束」。所有程式都必須藉由[LF][LF][LF]這條指令才能讓直譯器正確地結束程式。

指令 參數 意義
[Space][Space] 標籤 標記程式中某一個流程
[Space][Tab] 標籤 標籤呼叫子程式
[Space][LF] 標籤 從某標籤無條件跳躍至另一標籤
[Tab][Space] 標籤 如果堆疊頂為0則跳躍至某標籤
[Tab][Tab] 標籤 如果堆疊頂為負數則跳躍至某標籤
[Tab][LF] - 結束目前子程式並跳躍回呼叫者
[LF][LF] - 結束程式

輸入與輸出

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輸入與輸出指令的IMP是[Tab][LF],可以進行資料流的輸入輸出。

輸入指令會取用堆疊最上方的數字作為地址,將輸入的物件存入堆積。輸出指令可輸出堆疊最上端的數字,或輸出堆疊最上端的數字所對應的ASCII字元

指令 參數 意義
[Space][Space] - 輸出堆疊最上方的字元
[Space][Tab] - 輸出堆疊最上方的數字
[Tab][Space] - 讀入一字元並寫入堆疊頂的地址裏
[Tab][Tab] - 讀入一數字並寫入堆疊頂的地址裏

範例

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這是一個能輸出「Hello, world!」的簡單範例程式,每個空白製表符和換行字元被分別以「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

外部連結

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參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 Whitespace. Esolang. [2023-11-27]. (原始內容存檔於2023-09-21) (英語).