令人腦殘的程式語言

雖然對絕大多數的語言來說，都會提出一定的亮點，強調其可用性以吸引開發人員投入，然而，這世界還存在著一些看到時會令人抓狂的語言，設計者看來根本就不在乎語言的可用性。

雖然可以單純地當這類語言只是在開玩笑，根本做不了什麼正經事，然而，也可以進一步認真地思考，這類語言究竟為什麼行得通？

只使用6個字元的JSFuck

如果你關注JavaScript，前些日子也許有注意到JSFuck這個東西，它號稱只要用JavaScript語法中的6個字元「[]()!+」，寫出來的程式就可以被JavaScript環境執行，想要親身體驗看看的話，可以在www.jsfuck.com中的方框，輸入alert(1)，或者任何有效的JavaScript程式碼，按上Encode按鈕後，就會看到轉換出來的[][(![]+[])[+[]]+([![]]+[][[...確實是由六個字元組成，按下Run this，或者複製後放到網頁中由瀏覽器讀取，還真的可以執行，這是怎麼辦到的？

身為稱職的開發者，當然會想知道JSFuck的原理，而直接檢視網站上的原始碼是最快速的途徑。在原始碼中可以看到，當按下Run this時，會執行eval($("output").value)，此時，可以料想到的部分是，Encode按鈕按下編出來的6個字元組合程式碼，也就是$("output").value的值，應該會是'eval(alert(1))'的字串，如此eval('eval(alert(1))')才會出現警示方塊並顯示1的結果。

只是為什麼能使用6個字元產生'eval(alert(1))'？進一步看看jsfuck.js，馬上就會看到有個MAPPING物件，來看看'eval(alert(1))'的第一個字元'e'吧！MAPPING物件鍵為'e'的部份，對應的值是'(true+"")[3]'，你應該知道JavaScript的弱型別特性，令它會有許多奇異的行為，true+""會是什麼呢？答案是一個'true'字串，[3]表示取索引3處的字元，結果就是'e'。

不過，true並不在那六個字元之中啊？如果你知道!![]在JavaScript中結果會是true，那麼，'(true+"")[3]'又可以轉換為'(!![]+"")[3]'。依照這類的方式取代下去，就可以將'eval(alert(1))'完全轉換為六個字元組合出來的結果。

jsfuck.js原始碼並不長，網站上未經壓縮的排版版本只有300多行，如果懶得看原始碼，可以看看〈A Javascript journey with only six characters〉（https://goo.gl/LOsOvW）這篇文章，最後的結論中談到，雖然eBay曾經有個漏洞，可以利用JSFuck轉出來的字串進行XSS攻擊，不過這攻擊方式並不常見，至於說是可當成程式碼混淆的一種，其實也還有更好的方式，用六個字元寫程式基本上沒什麼用途，作者最後還很幽默地說了聲「Sorry」。

只使用8個字元的Brainfuck

其實第一次看到JSFuck之時，我想起了以前曾經看過的程式語言Brainfuck，這門語言只使用到8個字元「><+-.,[]」，你想用Brainfuck來寫個Hello World!/n嗎？相關的程式碼內容，會是「++++++++++[>++++ +++>++++++++++>+++>+<<<<-]>++.>+.+++++++..+++.>++.<<+++++++++++++++.>.+++. ------.--------.>+.>.」

喔喔！我幾乎可以聽到你脫口而出的髒話了，這也就是為什麼JSFuck與Brainfuck都有個fuck字眼了！

就Brainfuck來說，可想像它是一臺機器，擁有一個讀寫頭及無限長的紙帶，機器會依><+-.,[]來進行操作；同時，>、<分別讓讀寫頭在紙帶上前進、後退一格；+、-則對目前讀寫頭下的值，進行遞增、遞減1的行為；.是將目前讀寫頭下的值，以對應的字母輸出；,是將目前讀寫頭下的字母讀入並轉為數字後寫回；[會比較目前的值，若不為0即前進，若為0就略過指令、直到遇上]；]也是比較目前的值，在不為0時，指令要跳回第一個遇上[的位置。

想要個簡單又具體例子？+++++++因為有7個+，這表示在目前格子遞增7次的1，結果就是得到數字7；想要重複執行的指令，可以寫在[與]之間，例如，+++++++[>++++++++++<-]>.表示重複7次（紙帶第一格因+++++++而寫入7），每次移至第二格（因>移至下一個）加10（++++++++++），接著，返回前一格、遞減1（<-），直到第一格的值為0為止（[與]的判斷），在]之後會移至第二格（因為>）並輸出字母F（因為.），也就是70的對應字母。

依照相同的道理，你可以試著看看Brainfuck的Hello World!/n程式，確認是否真的輸出了對應的字母，這時，你也應該能用Brainfuck寫些其他的程式了，只是多數人不會想這麼做，而且只要程式設計能力不要太差，寫個可以執行Brainfuck的直譯器，搞不好會比用Brainfuck寫出個Hello World!/n程式來得快，像是一個C語言的實現，就只要100行左右！

Esoteric programming language

難以想像，怎麼會有人發明JSFuck、Brainfuck這種無腦的語言？那麼來看看更無腦的Whitespace程式碼（https://goo.gl/danmjt），這鏈結按下後，只會看到「Ask the user for their name. Then say hello.」這些文字，它們是程式碼？不不不！這些文字只是註解，反白你的網頁吧！在反白下呈現的空白，才是程式碼，它們是由Space、Tab、換行等組合而成。

像Brainfuck、Whitespace這類語言其實不少，這類語言被稱為Esoteric programming language，或者簡稱為Esolang，它們看似無用，實際上能完成的計算，與今日可看到的「正常的」程式語言，都是同等價的。也就是說，雖然撰寫與閱讀起來極端的困難，然而，正常的程式語言能解決的問題，基本上也能使用Esolang來解決。

因為Esolang這類語言，都是具有圖靈完備性（Turing completeness）的語言。什麼是圖靈完備性？其實Brainfuck與其說是程式語言，不如說是一臺機器的描述，這臺機器具有無限的儲存（Storage）（無限長的紙帶）、運算（Arithmetic）（像是遞增、遞減）、條件判斷（目前值是否為0）以及重複（Repetition）（[與]提供的功能），由於Brainfuck這臺機器，具有這四個能力，所以，它是圖靈完備。

Esoteric programming language在維基百科，被翻譯為〈深奧的程式語言〉條目，其中寫到：「它們的設計被用於測試電腦語言設計的極限，作為一個概念的證明，或僅僅是一個玩笑。」開發者看到Esolang會感覺新奇，多半也當是個玩笑，沒有人會這樣寫程式，不是嗎？不過，如果能進一步探索，像是研究一下JSFuck原始碼，就會覺得與其說它神奇，不如說它反映或檢視了JavaScript語言的本質。

進一步瞭解計算的本質

雖然撰寫或閱讀Brainfuck這種機器的描述，感覺很容易讓人腦殘，不過真要研究這樣為什麼行得通，其實一點都不腦殘！因為，Brainfuck這種機器其實是一種圖靈機（Turing machine），而圖靈機是遠在真正的電腦發明之前，由英國數學家Alan Mathison Turing於1936年提出的抽象計算模型，是一臺假想的計算機器。

正如維基百科上〈圖靈機〉條目中寫到的：「基本思想是用機器來模擬人們用紙筆進行數學運算的過程」、「在紙上寫上或擦除某個符號；把注意力從紙的一個位置，移動到另一個位置」，Alan Turing認為「這樣的一臺機器，就能模擬人類所能進行的任何計算過程」。

如果對圖靈機有興趣，可以看看《Good Math》中，從有限狀態機（Finite State Machines）介紹開始的後續章節，你會知道，操作上看似簡單的圖靈機，只要能將輸出傳給另一圖靈機作為輸入，通過若干組合，就能完成更大更複雜的計算，也能知道實際上無法計算的問題是存在的，像是經典的停機問題（Halting problem）。

瞭解這些後，下次遇到Esolang，應該就不會只當是個玩笑，甚至你也可以試著創造自己的Esolang，然後寫個直譯器，送給不明就理的人開開玩笑呢！