深奥的编程语言

**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，一些深奧的功能如視覺空間語法，啟發了在藝術中的實際應用。這種語言在駭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 和組譯。

INTERCAL 的早期實現嘗試是在 IBM System/360 和一台身分不明的雅達利電腦（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 建立了一個小的堆疊導向的程式語言 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 建立一個更小的語言，也就是現在著名的 brainfuck，其中只包括了八個可辨識字元。它與 Chris Pressey 的 Befunge（類似 FALSE，但有一個二維的指令指標）一道，成為現今最為廣泛支援的深奧程式語言。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）具有圖靈完備性的程式語言，但它的指令、運算元或等效物件非常少。其中包括 brainfuck（8 個指令，0 個運算元），單一指令電腦（1 個指令，2 至 3 個運算元）和 Thue（1 個指令，2 個運算元）。

### Turning tarpit

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式的當前狀態中。這樣的例子包括 reMorse、Whirl，也許還包括 INTERCAL。

### 有狀態編碼

一種編寫程式的方式，使得代碼中的每一個子串：

1. 定位到列表中的下一條指令，且
2. 應用到轉換當前的程式狀態。

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
```

### 語言範式

程式語言的範式可以分為若干類別，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資料；函數式語言，如 Unlambda，其中的資料和代碼都或多或少地可交換，而程式的執行是通過重複迭代呼叫函式實現的；和重寫語言，如 Thue，其中可以使用變換函式使狀態初始化。

### Funges

**funge** 是一類深奧的程式語言，其程式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）。執行時，通過在程式空間中通過移動指令指標（用一個位置向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標的移動方向，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 —— 語意的一個概括。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，如果給定程式的當前狀態，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建的隨機指令，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式，往往都是一項艱巨的任務。

非確定性語言可以用來搜尋大範圍空間，例如對於語法，窮舉搜尋是不切實際的。隨機文字生成器，例如 the Dada Engine 和 rmutt 都是非確定性語言的例子。

更神奇的是，不確定性演算法已經用於了超計算的理論研究中。

## 網際網路社群

在網際網路上，有一個規模小、但有活力的社群，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 社群偶爾會活躍，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。有一個郵寄清單，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。

## 範例

下面是一些深奧的語言的典型範例：

### ///

**///** 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運算子 ——「/」，功能是替換字串。

Hello World 程式範例：

```
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，讓指令指標在多個維度中漫遊。例如，下面的程式將「Hello World」字元以相反的順序壓入棧，然後通過指令 [>]、[:]、[v]、[\_]、[,] 和 [^] 以順時針方向迴圈，並在迴圈中列印字元。

```
"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 位元組的自直譯器，一個 21 位元組的素數篩選器，和一個 112 位元組的 Brainfuck 直譯器。

### Brainfuck

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

### Chef

Chef 是一種堆疊導向的程式語言，由 David Morgan-Mar 設計，目的是使程式看起來像菜譜。程式中包括標題、列表中的變數和值，和操作堆疊的指令列表。儘管首次提出時，它的設計原則是「程式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，如果真按大部分程式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）。下面的程式是一個例外，能做出 Hello World 巧克力醬蛋糕：

```
 Hello World Cake with Chocolate sauce.
 
 This prints hello world, while being tastier than Hello World Souffle. The main
 chef makes a " world!" cake, which he puts in the baking dish. When he gets the
 sous chef to make the "Hello" chocolate sauce, it gets put into the baking dish
 and then the whole thing is printed when he refrigerates the sauce. When
 actually cooking, I'm interpreting the chocolate sauce baking dish to be
 separate from the cake one and Liquify to mean either melt or blend depending on
 context.
 
 Ingredients.
 33 g chocolate chips
 100 g butter
 54 ml double cream
 2 pinches baking powder
 114 g sugar
 111 ml beaten eggs
 119 g flour
 32 g cocoa powder
 0 g cake mixture
 
 Cooking time: 25 minutes.
 
 Pre-heat oven to 180 degrees Celsius.
 
 Method.
 Put chocolate chips into the mixing bowl.
 Put butter into the mixing bowl.
 Put sugar into the mixing bowl.
 Put beaten eggs into the mixing bowl.
 Put flour into the mixing bowl.
 Put baking powder into the mixing bowl.
 Put cocoa  powder into the mixing bowl.
 Stir the mixing bowl for 1 minute.
 Combine double cream into the mixing bowl.
 Stir the mixing bowl for 4 minutes.
 Liquify the contents of the mixing bowl.
 Pour contents of the mixing bowl into the baking dish.
 bake the cake mixture.
 Wait until baked.
 Serve with chocolate sauce.
 
 chocolate sauce.
 
 Ingredients.
 111 g sugar
 108 ml hot water
 108 ml heated double cream
 101 g dark chocolate
 72 g milk chocolate
 
 Method.
 Clean the mixing bowl.
 Put sugar into the mixing bowl.
 Put hot water into the mixing bowl.
 Put heated double cream into the mixing bowl.
 dissolve the sugar.
 agitate the sugar until dissolved.
 Liquify the dark chocolate.
 Put dark chocolate into the mixing bowl.
 Liquify the milk chocolate.
 Put milk chocolate into the mixing bowl.
 Liquify contents of the mixing bowl.
 Pour contents of the mixing bowl into the baking dish.
 Refrigerate for 1 hour.
```

雖然它讀起來像是糟糕的機器翻譯，其中還有一些不甚清楚的指示，但按照這個配方的確可以做出巧克力醬蛋糕。

### FALSE

FALSE 是一種堆疊導向的程式語言，有單字元命令和變數。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 `+` 六種字元。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直譯器來執行，無論瀏覽器或 JavaScript 引擎中的原生 JavaScript 直譯器皆可直接執行。

### LOLCODE

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

### 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

**Piet** 是由 David Morgan-Mar 設計的，這個語言的程式是點陣圖，看起來像抽象藝術。編譯器由一個「指標」引導，在圖像中從一個色塊移動到下一個。指標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，當指標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，則程式終止。圖像邊界以外的地方也被視為黑色。白色不執行操作，但允許指標「通過」。20 種指定以外的顏色行為由編譯器或直譯器指定。

變數以有符號整數儲存在記憶體中的單一堆疊內。大多數操作是在這個堆疊上進行的，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標的規則。

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

### Whitespace

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

### Chicken

Chicken 語言只有「chicken」一個關鍵字。例如下面的程式能輸出「Hello,world!」。

```
chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken
chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken
chicken chicken chicken chicken
chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken
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chicken chicken chicken chicken chicken chicken

chicken chicken chicken chicken
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chicken chicken
chicken chicken
chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken
chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken
chicken chicken chicken chicken chicken chicken

chicken chicken
chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken chicken
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chicken chicken chicken chicken chicken chicken

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## 相關條目

* IOCCC

## 參考文獻

## 外部連結

* Esolang （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） — 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 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 開放式目錄計劃中和 Obfuscated Programming Languages 相關的內容