malbolge编程语言笔记

发表于 2022-04-04 本文字数： 2.3k 阅读时长 ≈ 2 分钟

有关malbolge这个奇怪编程语言的笔记

简述

Malbolge 由 Ben Olmstead 于 1998 年发明。这种晦涩语言被认为是最复杂的编程语言。

据说 Malbolge 编程语言的作者从未使用该语言编写任何程序。Olmstead 发明该语言近两年后，Malbolge 中的 hello world 代码才出现。

这门编程语言使用反直觉的疯狂运算 (crazy operation)，三基运算 (base-three arithmetic) 和自修改代码 (self-altering code) 来运行程序。

它的难度在早期的深奥语言 (esoteric languages) 之上，例如 Brainfuck 和 Befunge。

Malbolge 的实现基于三元虚拟机。

在实现上，编译器停止执行 33-126 范围之外的数据 (即仅对可见字符有效)

数据是以三进制形式保存的（包括内存地址）。

不同的实现有不同的内存限制，存在无内存限制的版本 (Malbolge Unshackled)。

Malbolge 有八个指令，通过取值 [c] 来确定要执行的指令，与 c 的值相加，得到的结果模 94，得到虚拟机对应的操作指令：

([c] + c) % 94	操作指令	用途
4	jmp [d]	将 [d] 值赋值给 c。需要注意的是 c 还是会自增，因此执行的下一条指令是 [d] + 1 (mod 59049)。
5	out a	以 ASCII 码的形式输出 a 的值到屏幕
23	in a	将输入字符以 ASCII 码的形式赋值给 a。换行符为 10；EOF 标识符是 59048。
39	rotr [d] mov a, [d]	将 [d] 值旋转 (例如 0002111112 变为 2000211111)，并将结果保存在 [d] 和 a。
40	mov d, [d]	将 [d] 值赋值给 d。
62	crz [d], a mov a, [d]	将[d]的值和a的值进行疯狂操作 (crazy operation)，并将结果保存在 [d] 和 a。
68	nop	不做任何事。
81	end	结束程序。
default	nop	不做任何事。但需要注意的是有部分 Malbolge 实现不会接受这样的操作数。

在执行每条指令后，有罪的指令 (guilty instruction) 会被加密，以便下一次执行该指令的时候不会做相同的事，除非刚刚发生了一次跳转。然后，c 和 d 的值都加 1 并执行下一条指令。

对于两个输入的三进制数，使用下表来获取结果。

例如 crz 0001112220, 0120120120 得到结果 1001022211

执行指令后，[c] 处的值（不添加任何内容）将替换为自身的值模 94。然后，使用下表找到结果值对应加密值，将加密值赋值给 [c]。

Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted
0	57	19	108	38	113	57	91	76	79
1	109	20	125	39	116	58	37	77	65
2	60	21	82	40	121	59	92	78	49
3	46	22	69	41	102	60	51	79	67
4	84	23	111	42	114	61	100	80	66
5	86	24	107	43	36	62	76	81	54
6	97	25	78	44	40	63	43	82	118
7	99	26	58	45	119	64	81	83	94
8	96	27	35	46	101	65	59	84	61
9	117	28	63	47	52	66	62	85	73
10	89	29	71	48	123	67	85	86	95
11	42	30	34	49	87	68	33	87	48
12	77	31	105	50	80	69	112	88	47
13	75	32	64	51	41	70	74	89	56
14	39	33	53	52	72	71	83	90	124
15	88	34	122	53	45	72	55	91	106
16	126	35	93	54	90	73	50	92	115
17	120	36	38	55	110	74	70	93	98
18	68	37	103	56	44	75	104

Lou Scheffer 对 Malbolge 的密码分析提到了排列中的六个不同的循环。它们在这里列出：

33 ⇒ 53 ⇒ 45 ⇒ 119 ⇒ 78 ⇒ 49 ⇒ 87 ⇒ 48 ⇒ 123 ⇒ 71 ⇒ 83 ⇒ 94 ⇒ 57 ⇒ 91 ⇒ 106 ⇒ 77 ⇒ 65 ⇒ 59 ⇒ 92 ⇒ 115 ⇒ 82 ⇒ 118 ⇒ 107 ⇒ 75 ⇒ 104 ⇒ 89 ⇒ 56 ⇒ 44 ⇒ 40 ⇒ 121 ⇒ 35 ⇒ 93 ⇒ 98 ⇒ 84 ⇒ 61 ⇒ 100 ⇒ 97 ⇒ 46 ⇒ 101 ⇒ 99 ⇒ 86 ⇒ 95 ⇒ 109 ⇒ 88 ⇒ 47 ⇒ 52 ⇒ 72 ⇒ 55 ⇒ 110 ⇒ 126 ⇒ 64 ⇒ 81 ⇒ 54 ⇒ 90 ⇒ 124 ⇒ 34 ⇒ 122 ⇒ 63 ⇒ 43 ⇒ 36 ⇒ 38 ⇒ 113 ⇒ 108 ⇒ 39 ⇒ 116 ⇒ 69 ⇒ 112 ⇒ 68 ⇒ 33 ...
37 ⇒ 103 ⇒ 117 ⇒ 111 ⇒ 120 ⇒ 58 ⇒ 37 ...
41 ⇒ 102 ⇒ 96 ⇒ 60 ⇒ 51 ⇒ 41 ...
42 ⇒ 114 ⇒ 125 ⇒ 105 ⇒ 42 ...
50 ⇒ 80 ⇒ 66 ⇒ 62 ⇒ 76 ⇒ 79 ⇒ 67 ⇒ 85 ⇒ 73 ⇒ 50 ...
70 ⇒ 74 ⇒ 70 ...

这些循环可用于创建每次执行不同操作并最终变得重复的循环。

1	(=<`#9]~6ZY327Uv4-QsqpMn&+Ij"'E%e{Ab~w=_:]Kw%o44Uqp0/Q?xNvL:`H%c#DD2^WV>gY;dts76qKJImZkj

我们可以使用在线网站来编辑和运行我们的 malbolge 程序：

Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted
0	57	19	108	38	113	57	91	76	79
1	109	20	125	39	116	58	37	77	65
2	60	21	82	40	121	59	92	78	49
3	46	22	69	41	102	60	51	79	67
4	84	23	111	42	114	61	100	80	66
5	86	24	107	43	36	62	76	81	54
6	97	25	78	44	40	63	43	82	118
7	99	26	58	45	119	64	81	83	94
8	96	27	35	46	101	65	59	84	61
9	117	28	63	47	52	66	62	85	73
10	89	29	71	48	123	67	85	86	95
11	42	30	34	49	87	68	33	87	48
12	77	31	105	50	80	69	112	88	47
13	75	32	64	51	41	70	74	89	56
14	39	33	53	52	72	71	83	90	124
15	88	34	122	53	45	72	55	91	106
16	126	35	93	54	90	73	50	92	115
17	120	36	38	55	110	74	70	93	98
18	68	37	103	56	44	75	104

Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted
0	57	19	108	38	113	57	91	76	79
1	109	20	125	39	116	58	37	77	65
2	60	21	82	40	121	59	92	78	49
3	46	22	69	41	102	60	51	79	67
4	84	23	111	42	114	61	100	80	66
5	86	24	107	43	36	62	76	81	54
6	97	25	78	44	40	63	43	82	118
7	99	26	58	45	119	64	81	83	94
8	96	27	35	46	101	65	59	84	61
9	117	28	63	47	52	66	62	85	73
10	89	29	71	48	123	67	85	86	95
11	42	30	34	49	87	68	33	87	48
12	77	31	105	50	80	69	112	88	47
13	75	32	64	51	41	70	74	89	56
14	39	33	53	52	72	71	83	90	124
15	88	34	122	53	45	72	55	91	106
16	126	35	93	54	90	73	50	92	115
17	120	36	38	55	110	74	70	93	98
18	68	37	103	56	44	75	104

Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted	Result	Encrypted
0	57	19	108	38	113	57	91	76	79
1	109	20	125	39	116	58	37	77	65
2	60	21	82	40	121	59	92	78	49
3	46	22	69	41	102	60	51	79	67
4	84	23	111	42	114	61	100	80	66
5	86	24	107	43	36	62	76	81	54
6	97	25	78	44	40	63	43	82	118
7	99	26	58	45	119	64	81	83	94
8	96	27	35	46	101	65	59	84	61
9	117	28	63	47	52	66	62	85	73
10	89	29	71	48	123	67	85	86	95
11	42	30	34	49	87	68	33	87	48
12	77	31	105	50	80	69	112	88	47
13	75	32	64	51	41	70	74	89	56
14	39	33	53	52	72	71	83	90	124
15	88	34	122	53	45	72	55	91	106
16	126	35	93	54	90	73	50	92	115
17	120	36	38	55	110	74	70	93	98
18	68	37	103	56	44	75	104