使用汇编(Assembly)语言实现BrainFuck解释器
本帖最后由 VioletTec 于 2020-11-21 20:40 编辑> 在看完 《汇编语言（第三版）》——王爽著 并完成大部分习题之后，我想要实现一些东西巩固基础。于是想到了Brainfuck解释器，我在百度上尝试搜索`BrainFuck解释器` `汇编` 之类的关键词，只有一篇博客在写相关内容( <http://blog.sina.com.cn/s/blog_6adc92d701017sb3.html> )（当然了，我没有他写的优雅...行数比他多了好多，但是比较通俗易懂），但是使用谷歌搜索`BrainFuck Interpreter` `Assembly` 的关键词，出来的GitHub仓库却有不少，可以看出国人相关文章相对较少，于是我准备利用我学习的16位8086汇编基础来实现一个简单的BrainFuck解释器。
文原创博客地址：<https://blog.mcplugin.cn/p/690>
## # 0x0001 代码
```assembly
;AUTHOR: VioletTec
;Date: 2020.11.20 ~ 2020.11.21
assume cs:code,ds:data,ss:stack_data
data segment
more_than_msg db 'this is >',0dH,0aH,'$';共12个字节，0~0BH (0dH和0aH是换行)
start_running_msg db 0dH,0aH,'BrainFuck Interpreter Running ! ',0dH,0aH,'$'
exit_msg db 0dH,0aH,'bye~$'
data ends
stack_data segment
db 512 dup (0);用于临时存储数据的栈
stack_data ends
code segment
bf_stack db 256 dup (0);定义256个字节，用于BF的栈
code_stack db 512 dup (0);定义512个字节，存放BF代码
code_len dw 0
code_point dw 0
stack_point dw 0
get_input: ;返回:al:ASCII码 ah:扫描码
mov ah,0
int 16H
ret
print_screen:;ds:dx输出，$停止
push ax
mov ah,9H;输出DL的字符到显示器，$终止
int 21H
pop ax
ret
print_single_word:;DL作为参数，打印DL
mov ah,2H
int 21H
ret
get_code:;获取输入的代码
push si
push dx
call get_input
mov si,code_len
mov dl,al
mov code_stack,dl;把输入的代码放到代码栈里
inc code_len;代码长度+1
call print_single_word
cmp dl,0dH;如果是回车
pop dx
pop si
jne get_code;如果不是回车
je start_run;如果是回车，则开始运行
start_run:
dec code_len
jmp start_get_code1;开始运行
more_than1:;如果是>符号，则stack指针+1
inc stack_point
jmp start_continue
less_than1:;如果是<符号，则stack指针-1
dec stack_point
jmp start_continue
inc_one1:;加号，则stack_point上的数据+1
push si
mov si,stack_point
inc bf_stack
pop si
jmp start_continue
dec_one1:;减号，则stack_point上的数据-1
push si
mov si,stack_point
dec bf_stack
pop si
jmp start_continue
;;==============检测到 [ 查找 ]=================
find_right_bracket:;在当前stack_point所指向的bf_stack地址查找 ] （向右查找→），返回查到的字符串所在的指针位置
;返回值在dx中保存
push si;存储si
mov si,code_point
push si;存储当前code_point
push ax
push bx
mov bx,0H;bx用来计数
mov cx,code_len
sub cx,code_point;cx存放剩下的代码长度
find_right_s:
mov al,code_stack
cmp al,'['
je find_right_find_left;如果查到了 [
cmp al,']'
pop ax
je find_right_find_right
after_find_right:
cmp bx,0
je finded_right_bracket
inc si;如果没查到继续+1再查
loop find_right_s
;查找失败
mov dx,0000H
jmp after_find_right
find_right_find_left:;查找 [ 成功
inc bx
mov dx,si;此处si为查找到的字符的指针地址
find_right_find_right:;查找 ] 成功
dec bx;bx+1
jmp after_find_right
finded_right_bracket:;如果bx=0，找到了]则停止(finally)
mov dx,si;当前si存放的是 ] 的位置
pop bx
pop ax;恢复之前的ax
pop si
mov code_point,si;恢复之前的code指针
pop si;恢复之前的si
;现在的dx就是 ]所在位置 所在的code_point
ret
left_bracket1:;检测到左中括号
push si
push ax
mov si,stack_point
mov al,bf_stack
cmp al,0H;
pop ax
pop si
jne left_bracket1_not_zero;如果不是0
je left_bracket1_is_zero;如果是0
left_bracket1_not_zero:;如果当前指针下数据不为0，则继续执行
jmp start_continue;返回
left_bracket1_is_zero:;如果当前指针下数据为0，则跳转到最近的一个右括号，则结束循环
push dx
call find_right_bracket;查找 ]
;dx为返回的stack位置（失败为0000H）
mov code_point,dx
pop dx
jmp start_continue;返回
;;==============检测到 ] 查找 [ =======================
find_left_bracket:;查找 [
;返回值在dx中保存
push si;存储si
mov si,code_point
push si;存储当前code_point
push ax
push bx
mov bx,0H;bx用来计数
mov cx,code_point;只需要循环code指针个即可
find_left_s:;循环体
mov al,code_stack
cmp al,'['
je find_left_find_left;如果查到了 [
cmp al,']'
je find_left_find_right
after_find_left:
cmp bx,0
je finded_left_bracket
dec si;如果没查到继续-1再查
loop find_left_s
;查找失败
mov dx,0000H
jmp left_bracket1
find_left_find_left:;查找 [ 成功
dec bx;bx-1
mov dx,si;此处si为查找到的字符的指针地址
jmp after_find_left
find_left_find_right:;查找 ] 成功
inc bx;bx+1
jmp after_find_left
finded_left_bracket:;如果bx=0，找到了[则停止(finally)
mov dx,si;当前si存放的是 ] 的位置
pop bx
pop ax;恢复之前的ax
pop si
mov code_point,si;恢复之前的code指针
pop si;恢复之前的si
;现在的dx就是 [ 所在的code_point
ret
right_bracket1:;检测到 ]准备 查找 [
push si
push ax
mov si,stack_point;存储代码指针
mov al,bf_stack
cmp al,0H;
pop ax
pop si
jne right_bracket1_not_zero;如果不是0
je right_bracket1_is_zero;如果是0
right_bracket1_is_zero:;如果当前指针下数据为0，则继续执行
jmp start_continue;返回
right_bracket1_not_zero:;如果当前指针下数据不为0，则跳转到最近的一个左[括号，继续循环
push dx
call find_left_bracket;查找 [
;dx为返回的stack位置（失败为0000H）
mov code_point,dx
pop dx
jmp start_continue;返回
;;======================================
comma_print1:;如果是,逗号，则打印
push ax
push dx
push si
mov si,stack_point
mov dl,bf_stack;打印单个字符（使用ASCII码)
call print_single_word;dl是参数，打印
pop si
pop dx
pop ax
jmp start_continue
exit:
push ds
push dx
push ax
mov ax,data
mov ds,ax
lea dx,exit_msg
call print_screen
pop ax
pop dx
pop ds
ret
more_than:
jmp more_than1
less_than:
jmp less_than1
inc_one:
jmp inc_one1
dec_one:
jmp dec_one1
comma_print:
jmp comma_print1
left_bracket:
jmp left_bracket1
right_bracket:
jmp right_bracket1
start:
;初始栈顶
mov si,stack_data
mov ss,si
mov sp,14cH;512+1为栈底
call get_code;获取代码，放到code_stack里
start_get_code1:
;此时code_stack里装的是代码，code_point在code_stack起始位置
push ds
push dx
mov ax,data
mov ds,ax
lea dx,start_running_msg;打印开始解释BF的提示语
call print_screen
pop dx
pop ds
run:
mov ax,code_point
mov bx,code_len
cmp ax,bx
je stop;如果code_point超出长度，则执行结束
mov si,code_point
mov al,code_stack;读取代码
cmp al,'>'
je more_than
cmp al,'<'
je less_than
cmp al,'+'
je inc_one
cmp al,'-'
je dec_one
cmp al,','
je comma_print
cmp al,'['
je left_bracket
cmp al,']'
je right_bracket
start_continue:
inc code_point;代码指针+1
jmp run;继续循环
stop:
call exit
mov ax,4c00H
int 21H
code ends
end start
```
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## # 0x0002 使用方法&配图
在你的DosBox里运行就行了，需要手动输入代码（不支持退格键，请仔细输入哦），优化等我有空吧。
使用我的《如何使用BrainF**k实现乘法计算？》这篇文章中的乘法算法进行测试，计算 2*3
https://blog.mcplugin.cn/p/595
(6对应的字符为♠)
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## # 0x0003结语
新学汇编，只会基础，所以BrainFuck代码只能手动输入（对于'.'输入功能的实现也是在咕咕咕中，虽然功能很简单，但是比较懒也没办法...），（主要是懒得去做读取文件(dog)），没有优化，就这样吧，有空再改（也许就是明天）（咕咕咕。 楼主加油，我看好你呦
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