深奧的程式語言

深奧的程式語言（Esoteric programming language，有時簡寫為Esolang）是一類程式語言，它們被設計用於測試電腦語言表達的極限，或者作為一個概念的證明(POC)，或僅僅是一個程式設計師的冷玩笑。esoteric將它們與開發人員真正用於編寫軟體的語言區別開來。通常情況下，Esolang的創作者通常並不打算讓它成為主流程式語言，儘管如此，一些深奧的功能如時空推理語法 (程式語言)，啟發了在藝術中的實際應用。這種語言在黑客和愛好者之間通常較流行。

設計者幾乎不會以提高該語言的易用性為目標，但會保證邏輯上的可用性。設計者通常會移除或取代傳統語言的常見功能，但仍會強調並保持圖靈完備性。

## 歷史

最早、且仍是深奧語言典型案例的是INTERCAL，由唐·伍茲和詹姆斯·里昂在1972年設計，意在於創造一種與他們知道的語言所不同的語言。它戲仿了當時通用的語言，如Fortran、COBOL和彙編。

INTERCAL的早期實現嘗試是在IBM System/360和一台身份不明的雅達利電腦（可能是Atari 2600）上進行的，但沒有成功。多年來，INTERCAL僅僅只存在於INTERCAL手冊中。1990年Unix中C語言的實現復興了這個語言，刺激了深奧電腦語言的設計熱潮。

1992年，Wouter van Oortmerssen創建了一個小的面向堆棧的程式語言叫做FALSE，它的語法設計成本身就能使代碼混淆、混亂，並且難以閱讀。值得注意的是，它有一個只有1024位元組的編譯器。這啟發了Urban Müller創建一個更小的語言，也就是現在著名的brainfuck，其中只包括了八個可識別字符。它與Chris Pressey的Befunge（類似FALSE，但有一個二維的指令指針）一道，成為現今最為廣泛支持的深奧程式語言。這些都是最小化圖靈焦油坑、和多餘的語言混淆功能的典型例子。brainfuck的極小化設計兼具了優雅和純淨；實際上它與圖靈機P′′系列有關。

## 術語

### 圖靈焦油坑

圖靈焦油坑（Turing tarpit）是具有圖靈完備性的程式語言，但它的指令、操作數或等效對象非常少。其中包括brainfuck（8個指令，0個操作數），單一指令電腦（1個指令，2至3個操作數）和Thue（1個指令，2個操作數）。

Turning tarpit是有狀態編碼的圖靈焦油坑，即語言中的命令用於從一個有限的範圍內選擇操作，然後將這些操作應用到程序的當前狀態中。這樣的例子包括reMorse、Whirl，也許還包括INTERCAL。

### 有狀態編碼

一種編寫程序的方式，使得代碼中的每一個子串：

- 定位到列表中的下一條指令，且
- 應用到轉換當前的程序狀態。

注意每一個單一的指令總是包含兩個連續的階段：選擇一個操作，並執行它。操作列表可能是靜態的——如reMorse或THRAT，或動態的——如reMorse4ever。

下面是一個reMorse或THRAT的例子:

```
Select Next Operation in list
Perform Operation
```

### 語言范型

程式語言的范型可以分為若干類別，這些類別可以用來大致了解特定語言的操作方式。其中包括命令式語言，如brainfuck，其指令描述了如何修改數據；函數式語言，如Unlambda，其中的數據和代碼都或多或少地可交換，而程序的執行是通過重複迭代調用函數實現的；和重寫語言，如Thue，其中可以使用變換函數使狀態初始化。

### Funges

funge是一類深奧的程式語言，其程序是基於度量空間中的坐標系的（通常為笛卡爾坐標系，但不一定是）。運行時，通過在程序空間中通過移動指令指針（用一個位置矢量表示當前執行的指令），以確定空間中的點，從而執行指令。不同的指令指示了指令指針的移動方向，並因此決定指令的執行順序。

目前，這些語言行為的官方標準是Funge-98規範。這個規範是Befunge語言——一個有二維環面拓撲結構的語言——語義的一個概括。嚴格遵守這個標準的語言有時也被稱為funges，如Unefunge（一維）和Trefunge（三維），而更多有顯著差異的「遠親」被稱為fungeoids，如Wierd。

### 非確定性語言

對於確定性語言，如果給定程序的當前狀態，則總是可以預測它的下一個狀態。但非確定性語言就不是這樣。大多數的語言都是確定性的，但某些語言提供了一個內置的隨機指令，例如Befunge。此外，有些語言，如Java2K只有隨機指令。因此，即使編一個像有可靠輸出這樣簡單的程序，往往都是一項艱巨的任務。

非確定性語言可以用來搜索大範圍空間，例如對於語法，窮舉搜索是不切實際的。隨機文本生成器，例如Dada Engine和rmutt都是非確定性語言的例子。

更神奇的是，不確定性算法已經用於了超計算的理論研究中。

## 網際網路社區

在網際網路上，有一個規模小、但有活力的社區，聚集了使用和設計語言的愛好者，目前主要圍繞著Esolang wiki進行（見下文）。

esolang社區偶爾會活躍，討論的範圍從爭論某個語言是否圖靈完備，到如何在編程環境中，將形象化的數學概念弄得抽象和難理解。有一個郵件列表，但幾乎廢棄不用，大多數時候是在wiki或在IRC上討論。

圖靈完備性是一個熱門的討論話題，因為語言的圖靈完備性絕不是一眼就能看出的，而且往往需要證明方法上的飛躍才能解決。新語言和新功能不斷被創造出來，因此，證明圖靈完備性始終是一個挑戰。

程式語言愛好者的另一個相關追求是混淆代碼。

## 示例

下面是一些深奧的語言的典型示例：

### ///

///是一門由坦納斯·韋特（Tanner Swett）在2008年發明的程式語言。該程式語言只含有一個操作符——「/」，功能是替換字串。

Hello World程序示例：

```
Hello, world!
```

稍微複雜的Hello World：

```
/ world! world!/Hello,/ world! world! world!
```

在上列代碼中，第一次出現的「world! world!」先被替換為「Hello,」，得到了「Hello, world!」。隨後的代碼的功能為列印。

### Befunge

Befunge類語言允許使用代碼，讓指令指針在多個維度中漫遊。例如，下面的程序將「Hello World」字符以相反的順序壓入棧，然後通過指令>、:、v、_、,和^以順時針方向循環，並在循環中列印字符。

```
"dlroW olleH">:v
             ^,_@
```

### 二元Lambda演算

二元Lambda演算是從演算法資訊理論的角度設計的，以便在最少的語句意義下寫出儘可能密集的代碼。它有一個29位元組的自解釋器，一個21位元組的素數篩選器，和一個112位元組的Brainfuck解釋器。

### Brainfuck

Brainfuck的語言設計極為精簡，並且能輕易寫出混亂的代碼。它的程序中只有8個不同的字符。例如，下面的程序輸出「Hello World」：

```bf
 ++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++>+<<<<-]>++.>+.+++++++
 ..+++.>++.<<+++++++++++++++.>.+++.------.--------.>+.>.
```

### Chef

Chef是一種面向堆棧的程式語言，由David Morgan-Mar設計，目的是使程序看起來像菜譜。程序中包括標題、列表中的變量和值，和操作堆棧的指令列表。儘管首次提出時，它的設計原則是「程序菜譜不僅應能產生有效的輸出，還能以此方便地準備美味的食物」，然而，如果真按大部分程序中原料的組合和數量，則會做出難以下咽的食物（如果有的話）。

### FALSE

FALSE是一種面向堆棧的程式語言，有單字符命令和變量。例如，3+1的結果可以通過執行(λ x → x + 1)(3)得出：`3[1+]!`

### INTERCAL

INTERCAL是「縮寫無法發音的編譯器語言」（Compiler Language With No Pronounceable Acronym）的簡稱。

### JSFuck

JSFuck（或為了避諱髒話寫作JSF*ck）是一種深奧的JavaScript編程風格。以這種風格寫成的代碼中僅使用`[`、`]`、`(`、`)`、`!`和`+`六種字符。與其他深奧程式語言不同的是，以JSFuck風格寫出的代碼不需要另外的編譯器或解釋器來執行，無論瀏覽器或JavaScript引擎中的原生JavaScript解釋器皆可直接運行。

### LOLCODE

LOLCODE被設計為類似lolcat的說話方式。以下是「Hello World」的例子：

```lolcode
 HAI
 CAN HAS STDIO?
 VISIBLE "HAI WORLD!"
 KTHXBYE
```

### Malbolge

Malbolge（地獄的第8圈）被設計為最困難和最深奧的程式語言。

### 單一指令電腦

單一指令電腦是一種只有一個操作的機器語言。這實際上是一類語言，因為對於任何給定的操作，都可以定義這樣的語言。

### Piet

<image>

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Piet是由David Morgan-Mar設計的，這個語言的程序是點陣圖，看起來像抽象藝術。編譯器由一個「指針」引導，在圖像中從一個色塊移動到下一個。指針移出一個區域時執行一個操作。

20種顏色有指定的行為：18種「彩」色，依6步色調周期和3步亮度周期排序；黑色和白色未排序。當由一種「彩」色進入到另一種時，執行的操作由色調和亮度的變化數確定。黑色不能進入，當指針試圖進入一個黑色的區域時，將會改變選擇下一個塊的規則。如果所有可能的規則都嘗試過了，則程序終止。圖像邊界以外的地方也被視為黑色。白色不執行操作，但允許指針「通過」。20種指定以外的顏色行為由編譯器或解釋器指定。

變量以有符號整數存儲在記憶體中的單一堆棧內。大多數操作是在這個堆棧上進行的，其他操作則可以在棧上進行輸入/輸出，或告訴編譯器移動指針的規則。

Piet是以荷蘭畫家皮特·蒙德里安（Piet Mondrian）命名的。原定的名稱Mondrian已經被占用了。

### Shakespeare

Shakespeare語言（SPL）的目的是使程序看起來像莎士比亞的戲劇。例如下面的語句聲明了程序中的一個點，可以通過一條GOTO語句轉到：`Act I: Hamlet's insults and flattery.`。

### Whitespace

Whitespace語言只使用空白字符（空格、制表符和回車），並忽略所有其他字符。這與傳統語言不區分不同的空白字符、不區分空格和制表符相反。這個特性還允許Whitespace程序隱藏在其他語言程序的原始碼中，例如C。

### Chicken

Chicken語言只有「chicken」一個關鍵字。

## 外部連結

- Esolang — 致力於深奧程式語言的維基站點。
- EsotericProgrammingLanguage，位於WikiWikiWeb

### 列表

- esolang wiki上的esolang列表
- Computers/Programming/Languages/Obfuscated/