難解プログラミング言語の作り方/HQ9+をもとにする

このページでは、HQ9+をもとにして難解プログラミング言語を自作します。

HQ9+って何ですか

HQ9+は、命令が4つしかない難解プログラミング言語です。

「w:HQ9+」も参照

HQ9+の命令セット

命令	動作
H	Hello, world!を表示
Q	クワイン
9	99 bottles of beer
+	アキュムレータ(変数のようなもの)をインクリメント

たったこれだけです。実装も非常に簡単なので、数多くの派生言語が作られています。 例えば...

• FizzBuzzを追加した「HQ9F+」。
• HとQと9がなくなってしまった「+」。
• アキュムレータが二次元配列になった「HQ9+2D」。
• Deadfishという別の言語とくっつけられた「FISHQ9+」。

などなど。

計画を立てましょう

HQ9+が何者か学んだので、計画を立てましょう。

• アキュムレータはuint型(なのでEAXです)。
• 命令以外の文字はそのまま出力。
• ここに書かれていないものはすべてHQ9+の仕様に従う。

命令は以下の通りです。

命令

命令	意味
H	ランダムでHello, world!かGood afternoon!を表示。
Q	クワイン。
E	例外(アキュムレータに応じて変わる。下の表を参照)をスローする。
+	アキュムレータをインクリメント。

E命令でスローされる例外は以下の通りです。

例外

アキュムレータ	例外の名前	用途
1	Exception	例外全般。
2	ArgumentNullException	nullを渡してはいけない関数にnullを渡した場合にスローされる。
3	IOException	I/Oエラーが発生した際にスローされる。
4	MissingMemberException	存在しないメンバーに動的にアクセスしようとした場合にスローされる。
5	EntryPointNotFoundException	エントリポイントが存在しない場合にスローされる。
それ以外	Exception	例外全般。

実装

計画ができました。作りましょう。

変数の実装

これは非常に簡単で、変数を必要な分用意するだけで終わります。

uint accumulator = 0;    // アキュムレータ
Random rnd = new Random();

インタプリタの実装

前のページで作ったBrainfuck派生言語のソースコードを流用することにしましょう。

命令の実装

これはただ地道にSwitch文を書くだけですが、非常に重要です。がんばりましょう。

switch (cmd[i])
{
    case 'H':
        if (rnd.Next(0, 2) == 0)    // 一文のみの場合、かっこをつけなくてよい。
            Console.WriteLine("Good afternoon!");
        else
            Console.WriteLine("Hello, world!");
        break;
    case 'Q':
        Console.WriteLine(cmd);
        break;
    case 'E':
        switch (accumulator)
        {
            case 1:
                throw new Exception();  // 例外を起こすときなど、必ず終わる場合break文は必要ない。
            case 2:
                throw new ArgumentNullException();
            case 3:
                throw new System.IO.IOException();
            case 4:
                throw new MissingMemberException();
            case 5:
                throw new EntryPointNotFoundException();
            default:
                throw new Exception();
        }
    case '+':
        accumulator++;
        break;
    default:
        Console.Write(cmd[i]);
        break;
}

例外をスローするためにはthrow文を使います。

テスト

H命令

だいたい二分の一でメッセージが表示されます。

コード: HH

出力例: Hello, world! Good afternoon!

Q命令

入力をそのまま表示します。

コード: Q

出力: Q

全体図

全部のソースコードです。

using System;

namespace not_HQ9plus
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            while (true)
            {
                uint accumulator = 0;   // アキュムレータ
                Random rnd = new Random();

                Console.Write("> ");
                string cmd = Console.ReadLine();
                for (int i = 0; i < cmd.Length; i++)
                {
                    switch (cmd[i])
                    {
                        case 'H':
                            if (rnd.Next(0, 2) == 0)    // 一文のみの場合、かっこをつけなくてよい。
                                Console.WriteLine("Good afternoon!");
                            else
                                Console.WriteLine("Hello, world!");
                            break;
                        case 'Q':
                            Console.WriteLine(cmd);
                            break;
                        case 'E':
                            switch (accumulator)
                            {
                                case 1:
                                    throw new Exception();  // 例外を起こすときなど、必ず終わる場合break文は必要ない。
                                case 2:
                                    throw new ArgumentNullException();
                                case 3:
                                    throw new System.IO.IOException();
                                case 4:
                                    throw new MissingMemberException();
                                case 5:
                                    throw new EntryPointNotFoundException();
                                default:
                                    throw new Exception();
                            }
                        case '+':
                            accumulator++;
                            break;
                        default:
                            Console.Write(cmd[i]);
                            break;
                    }
                }
                Console.WriteLine();
            }
        }
    }
}

演習問題

1. 上記のスクリプトのアキュムレータの初期値を10000に設定し、+命令の動作をデクリメントに書き換えましょう。

脚注

前は「難解プログラミング言語の作り方/Brainfuckをもとにする」です。

次は「難解プログラミング言語の作り方/Deadfishをもとにする」です。