def test_mul(self):
self.run_ir([ir.ADD(4), ir.RMUL(2, 4), ir.RIGHT(2), ir.OUTPUT()],
[], [16])
self.run_ir([ir.ADD(4), ir.RIGHT(2), ir.ADD(7), ir.LMUL(2, 254),
ir.LEFT(2), ir.OUTPUT()],
[], [246])
self.run_ir([ir.RIGHT(127), ir.SUB(2), ir.LMUL(127, 1),
ir.LEFT(127), ir.OUTPUT()],
[], [254])
self.run_ir([ir.RIGHT(127), ir.SUB(2), ir.LMUL(127, 12),
ir.LEFT(127), ir.OUTPUT()],
[], [232])
self.run_ir([ir.RIGHT(127), ir.SUB(2), ir.LMUL(127, 255),
ir.LEFT(127), ir.OUTPUT()],
[], [2])
self.run_ir([ir.SET(3), ir.RMUL(127, 1), ir.RIGHT(127), ir.OUTPUT()],
[], [3])
self.run_ir([ir.SET(3), ir.RMUL(127, 12), ir.RIGHT(127), ir.OUTPUT()],
[], [36])
self.run_ir([ir.SET(3), ir.RMUL(127, 255),
ir.RIGHT(127), ir.OUTPUT()],
[], [253])
self.run_ir([ir.ADD(12), ir.RMUL(1, 12), ir.RIGHT(1), ir.OUTPUT()],
[], [144])
self.run_ir([ir.RIGHT(1), ir.ADD(12), ir.LMUL(1, 12), ir.LEFT(1),
ir.OUTPUT()],
[], [144])
def test_contraction_overflow_movement(self):
# Argument overflow on movement operations only add more
# operations
self._run_and_check_ir(['>'] * 255, [ir.RIGHT(255)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 256, [ir.RIGHT(255), ir.RIGHT(1)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 257, [ir.RIGHT(255), ir.RIGHT(2)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 255, [ir.LEFT(255)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 256, [ir.LEFT(255), ir.LEFT(1)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 257, [ir.LEFT(255), ir.LEFT(2)])
def test_contraction(self):
self._run_and_check_ir("+++", [ir.ADD(3)])
self._run_and_check_ir(['+'] * 255, [ir.ADD(255)])
self._run_and_check_ir(['+'] * 256, [])
self._run_and_check_ir("---", [ir.SUB(3)])
self._run_and_check_ir(['-'] * 255, [ir.SUB(255)])
self._run_and_check_ir(['-'] * 256, [])
self._run_and_check_ir("<<<", [ir.LEFT(3)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 128, [ir.LEFT(127), ir.LEFT(1)])
self._run_and_check_ir(">>>", [ir.RIGHT(3)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 128, [ir.RIGHT(127), ir.RIGHT(1)])
def test_nested_loops(self):
# ++[->++[->++[->++[->++[->++<]<]<]<]<]>>>>>.[-].
self.run_ir([ir.ADD(2),
ir.OPEN(), ir.SUB(1), ir.RIGHT(1), ir.ADD(2),
ir.OPEN(), ir.SUB(1), ir.RIGHT(1), ir.ADD(2),
ir.OPEN(), ir.SUB(1), ir.RIGHT(1), ir.ADD(2),
ir.OPEN(), ir.SUB(1), ir.RIGHT(1), ir.ADD(2),
ir.OPEN(), ir.SUB(1), ir.RIGHT(1), ir.ADD(2),
ir.LEFT(1), ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1), ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1), ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1), ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1), ir.CLOSE(),
ir.RIGHT(5), ir.OUTPUT(), ir.SET(0), ir.OUTPUT()],
[], [64, 0])
# ++>+[[[[->]<]>]<].<.
self.run_ir([ir.ADD(2), ir.RIGHT(1), ir.ADD(1),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1), ir.RIGHT(1),
ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1),
ir.CLOSE(),
ir.RIGHT(1),
ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1),
ir.CLOSE(),
ir.OUTPUT(), ir.LEFT(1), ir.OUTPUT()],
[], [0, 2])
def test_contraction_simple_cases(self):
# Sequences of multiple brainfuck instructions can be
# contracted into single bytecode operations
self._run_and_check_ir("++", [ir.ADD(2)])
self._run_and_check_ir("+++", [ir.ADD(3)])
self._run_and_check_ir("+" * 128, [ir.ADD(128)])
self._run_and_check_ir("--", [ir.SUB(2)])
self._run_and_check_ir("---", [ir.SUB(3)])
self._run_and_check_ir("-" * 128, [ir.SUB(128)])
self._run_and_check_ir("<<", [ir.LEFT(2)])
self._run_and_check_ir("<<<", [ir.LEFT(3)])
self._run_and_check_ir("<" * 128, [ir.LEFT(128)])
self._run_and_check_ir(">>", [ir.RIGHT(2)])
self._run_and_check_ir(">>>", [ir.RIGHT(3)])
self._run_and_check_ir(">" * 128, [ir.RIGHT(128)])
def test_nested_loops(self):
# Loops can be nested
# Loop depth is calculated
self._run_and_check_ir("+[-[+<].]>[[[]+]+]+", [
ir.ADD(1),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.OPEN(),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(1),
ir.CLOSE(),
ir.OUTPUT(),
ir.CLOSE(),
ir.RIGHT(1),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.CLOSE(),
ir.ADD(1),
ir.CLOSE(),
ir.ADD(1),
ir.CLOSE(),
ir.ADD(1)
],
maxdepth=4)
self._run_and_check_ir("+[[[[[[[[.]]]]],[[[]]]]]]",
[ir.ADD(1)] + [ir.OPEN()] * 8 + [ir.OUTPUT()] +
[ir.CLOSE()] * 5 + [ir.INPUT()] +
[ir.OPEN()] * 3 + [ir.CLOSE()] * 6,
maxdepth=9)
def test_nested_loops(self):
self._run_and_check_ir("+[-[+<].]>[[[]+]+]+[+]", [
ir.ADD(1),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.OPEN(),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(1),
ir.CLOSE(),
ir.OUTPUT(),
ir.CLOSE(),
ir.RIGHT(1),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.OPEN(),
ir.CLOSE(),
ir.ADD(1),
ir.CLOSE(),
ir.ADD(1),
ir.CLOSE(),
ir.ADD(1),
ir.OPEN(),
ir.ADD(1),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=4)
def test_left_right(self):
# the 386_linux backend outputs different machine instructions
# for LEFT and RIGHT depending on the size of the
# argument. this tests the edge cases.
ops = []
# set up memory to 0,1,2,...,255,0,0,0,...
for i in range(256):
ops.append(ir.SET(i))
ops.append(ir.RIGHT(1))
# jump all the "edgy" distances left and right and output
edges = [1, 2, 3, 4, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 253, 254, 255]
for i in edges:
ops.append(ir.LEFT(i))
ops.append(ir.OUTPUT())
ops.append(ir.RIGHT(i))
ops.append(ir.OUTPUT())
# expected output is 0 alternated with all the edges
expected = []
for i in edges:
expected.append(256 - i)
expected.append(0)
self.run_ir(ops, [], expected)
def test_single_instruction(self):
# Single brainfuck instructions can be valid programs
self._run_and_check_ir(">", [ir.RIGHT(1)])
self._run_and_check_ir("<", [ir.LEFT(1)])
self._run_and_check_ir(",", [ir.INPUT()])
self._run_and_check_ir(".", [ir.OUTPUT()])
self._run_and_check_ir("+", [ir.ADD(1)])
self._run_and_check_ir("-", [ir.SUB(1)])
def test_single_instruction_with_comment(self):
# Single instructions with comments can be valid programs
self._run_and_check_ir("a>", [ir.RIGHT(1)])
self._run_and_check_ir("<a", [ir.LEFT(1)])
self._run_and_check_ir("a.a", [ir.OUTPUT()])
self._run_and_check_ir("aa,", [ir.INPUT()])
self._run_and_check_ir("+aa", [ir.ADD(1)])
self._run_and_check_ir("aa-aa", [ir.SUB(1)])
def test_deep_nested_loops(self):
# +[{many}-(>+.<]){many}
self.run_ir([ir.ADD(1)] +
([ir.OPEN()] * self.MAX_NESTED_LOOPS) +
[ir.SUB(1)] +
([ir.RIGHT(1), ir.ADD(1), ir.OUTPUT(),
ir.LEFT(1), ir.CLOSE()] * self.MAX_NESTED_LOOPS),
[], [i % 256 for i in range(1, self.MAX_NESTED_LOOPS + 1)],
steps=50000000)
def test_basic_operations(self):
# ,[->>++++++++<<]>>.[-].[-]+
self.run_ir([ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1), ir.RIGHT(2), ir.ADD(8), ir.LEFT(2),
ir.CLOSE(),
ir.RIGHT(2), ir.OUTPUT(), ir.SET(0), ir.OUTPUT()],
[8],
[64, 0])
def ops(d):
ops = []
# first use only LEFT(1) and RIGHT(1) to set up memory
ops += ([ir.RIGHT(1)] * (d) + [ir.SET(12)] + [ir.RIGHT(1)] * (d) +
[ir.SET(32)] + [ir.RIGHT(1)] * (d) + [ir.SET(17)] +
[ir.LEFT(1)] * (d * 2))
# state: 0(d) *12 0(d - 1) 32 0(d - 1) 17 0
# run a [.>>>>] construct to move up the pointer. this
# should output 12, 32 and 17.
ops += ([ir.OPEN(), ir.OUTPUT(), ir.RIGHT(d), ir.CLOSE()])
# state: 0(d) 12 0(d - 1) 32 0(d - 1) 17 0(d - 1) *0
# same thing in other direction. should output 17,32
ops += [ir.LEFT(d)]
ops += ([ir.OPEN(), ir.OUTPUT(), ir.LEFT(d), ir.CLOSE()])
return ops
def test_basic_operations(self):
self._run_and_check_ir(">+.<-[,]", [
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.OUTPUT(),
ir.LEFT(1),
ir.SUB(1),
ir.OPEN(),
ir.INPUT(),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
def test_cancellation_partial(self):
# Cancellation can be partial, leaving part of the cancelling
# instructions behind.
# The basic brainfuck instructions
self._run_and_check_ir("++++--", [ir.ADD(2)])
self._run_and_check_ir("--++++", [ir.ADD(2)])
self._run_and_check_ir("++----", [ir.SUB(2)])
self._run_and_check_ir("----++", [ir.SUB(2)])
self._run_and_check_ir(">>>><<", [ir.RIGHT(2)])
self._run_and_check_ir("<<>>>>", [ir.RIGHT(2)])
self._run_and_check_ir(">><<<<", [ir.LEFT(2)])
self._run_and_check_ir("<<<<>>", [ir.LEFT(2)])
# Cases with argument overflow, i.e. >255 of the same
# instructions in a row, are also cancelled correctly.
self._run_and_check_ir(['>'] * 258 + ['<', '<'],
[ir.RIGHT(255), ir.RIGHT(1)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 258 + ['<', '<', '<'], [ir.RIGHT(255)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 258 + ['<', '<', '<', '<'],
[ir.RIGHT(254)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 258 + ['>', '>'],
[ir.LEFT(255), ir.LEFT(1)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 258 + ['>', '>', '>'], [ir.LEFT(255)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 258 + ['>', '>', '>', '>'],
[ir.LEFT(254)])
def test_all_instructions(self):
# All instructions can live in the same program
self._run_and_check_ir(">+.<-[,]", [
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.OUTPUT(),
ir.LEFT(1),
ir.SUB(1),
ir.OPEN(),
ir.INPUT(),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
self._run_and_check_ir("+,[->.]<", [
ir.ADD(1),
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(1),
ir.OUTPUT(),
ir.CLOSE(),
ir.LEFT(1)
],
maxdepth=2)
def test_contraction_and_cancellation(self):
# basic cases
self._run_and_check_ir("++++--", [ir.ADD(2)])
self._run_and_check_ir("--++++", [ir.ADD(2)])
self._run_and_check_ir("++----", [ir.SUB(2)])
self._run_and_check_ir("----++", [ir.SUB(2)])
self._run_and_check_ir(">>>><<", [ir.RIGHT(2)])
self._run_and_check_ir("<<>>>>", [ir.RIGHT(2)])
self._run_and_check_ir(">><<<<", [ir.LEFT(2)])
self._run_and_check_ir("<<<<>>", [ir.LEFT(2)])
# cases triggering argument overflow
self._run_and_check_ir(['>'] * 130 + ['<', '<'],
[ir.RIGHT(127), ir.RIGHT(1)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 130 + ['<', '<', '<'], [ir.RIGHT(127)])
self._run_and_check_ir(['>'] * 130 + ['<', '<', '<', '<'],
[ir.RIGHT(126)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 130 + ['>', '>'],
[ir.LEFT(127), ir.LEFT(1)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 130 + ['>', '>', '>'], [ir.LEFT(127)])
self._run_and_check_ir(['<'] * 130 + ['>', '>', '>', '>'],
[ir.LEFT(126)])
def test_copy_loop_not_optimizeable(self):
# loop must end where it started
self._run_and_check_ir(',[->+]', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
self._run_and_check_ir(',[->+<<]', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(2),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
# must subtract 1 from cell 0 exactly once
self._run_and_check_ir(',[->+<-]', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(1),
ir.SUB(1),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
self._run_and_check_ir(',[+>+<--]', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.ADD(1),
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(1),
ir.SUB(2),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
self._run_and_check_ir(',[->+<+<->-]', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(1),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(1),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(1),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(1),
ir.SUB(1),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
# must be fewer than 127 < and 127 >
self._run_and_check_ir(',[-' + '>' * 127 + '+' + '<' * 127 + ']', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.RIGHT(127),
ir.ADD(1),
ir.LEFT(127),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
self._run_and_check_ir(',[-' + '<' * 127 + '+' + '>' * 127 + ']', [
ir.INPUT(),
ir.OPEN(),
ir.SUB(1),
ir.LEFT(127),
ir.ADD(1),
ir.RIGHT(127),
ir.CLOSE()
],
maxdepth=2)
