Dc (компьютерная программа) - Dc (computer program)

Округ Колумбия
Оригинальный автор (ы)Роберт Моррис
(AT&T Bell Laboratories )
Разработчики)Разные Открытый исходный код и коммерческий Разработчики
Написано вB
Операционная системаUnix, Unix-подобный, План 9
ПлатформаКроссплатформенность
ТипКоманда

Округ Колумбия (настольный калькулятор) это кросс-платформенный обратная полировка калькулятор, который поддерживает арифметика произвольной точности.[1] Написано Роберт Моррис в то время как в Bell Labs,[2] это один из старейших Unix коммунальные услуги, предшествующие даже изобретению Язык программирования C. Как и другие утилиты того же года выпуска, она имеет мощный набор функций, но лаконичный синтаксис.[3][4]Традиционно до н.э программа-калькулятор (с инфиксная запись ) был реализован поверх dc.

В этой статье приводится несколько примеров, чтобы дать общее представление о языке; для получения полного списка команд и синтаксиса следует обратиться к страница руководства для конкретной реализации.

История

DC - самый старый из сохранившихся Unix язык. Когда его дом Bell Labs получил PDP-11, dc - записано на B - был первым языком, который запускался на новом компьютере, даже до ассемблера.[5] Кен Томпсон высказал мнение, что dc была самой первой программой, написанной на машине.[2]

Основные операции

Чтобы умножить четыре и пять в постоянном токе (обратите внимание, что большая часть пробел необязательно):

$ cat << EOF> cal.txt4 5 *пEOF$ dc cal.txt20$

Вы также можете получить результат с помощью команд:

$ эхо «4 5 * п» | Округ Колумбия

или же

$ Округ Колумбия -4 5 * чел20$ Округ Колумбия4 5 *п20q$ dc -e '4 5 * p'

Это означает: «поместить четыре и пять в стек, затем с помощью оператора умножения вытащить два элемента из стека, умножить их и поместить результат обратно в стек». Тогда п Команда используется для проверки (вывода на экран) верхнего элемента в стеке. В q Команда завершает работу запущенного экземпляра dc. Обратите внимание, что числа должны располагаться на расстоянии друг от друга, в отличие от некоторых операторов.

В арифметическая точность изменяется командой k, который устанавливает количество цифр дробной части (количество цифр, следующих за точка ), который будет использоваться для арифметических операций. Поскольку точность по умолчанию равна нулю, эта последовательность команд производит 0 как результат:

2 3 / п

Регулируя точность с помощью k, может быть произведено произвольное количество десятичных знаков. Эта последовательность команд выводит .66666.

5 к2 3 / шт

Оценить : (v вычисляет квадратный корень из вершины стека и _ используется для ввода отрицательного числа):

12 _3 4 ^ + 11 / v 22 -p

Чтобы поменять местами два верхних элемента стека, используйте р команда. Чтобы дублировать верхний элемент, используйте d команда.

Ввод, вывод

Чтобы прочитать строчку из стандартный ввод, использовать ? команда. Это будет оценивать строку, как если бы это была команда dc, поэтому необходимо, чтобы она была синтаксически правильной и потенциально представляла проблему безопасности, поскольку ! Команда dc разрешит выполнение произвольной команды.

Как уже упоминалось выше, п напечатает верхнюю часть стека с новой строкой после нее. п вытолкнет верхнюю часть стека и выведет ее без символа новой строки в конце. ж сбросит весь стек с одной записью в строке.

dc также поддерживает произвольный ввод и вывод корень. В я команда вытолкнет верхнюю часть стека и будет использовать ее в качестве базы ввода. Шестнадцатеричные цифры должны быть в верхнем регистре, чтобы избежать конфликтов с командами постоянного тока, и ограничены A-F. В о команда делает то же самое для выходной базы, но имейте в виду, что входная база будет влиять на анализ каждого числового значения впоследствии, поэтому обычно рекомендуется сначала установить выходную базу. Следовательно 10o устанавливает систему счисления вывода на текущую систему счисления ввода, но обычно не на 10 (десять). тем не менее АО сбрасывает базу вывода на 10 (десять), независимо от базы ввода. Чтобы прочитать значения, K, я и О Команды помещают текущую точность, систему счисления входного и выходного счисления в верхнюю часть стека.

Например, для преобразования из шестнадцатеричного в двоичный:

$ эхо 16i2o DEADBEEFp | Округ Колумбия11011110101011011011111011101111

Особенности языка

Регистры

В дополнение к этим базовым арифметическим и стековым операциям, dc включает поддержку макросы, условные обозначения и сохранение результатов для последующего поиска.

В основе макросов и условных операторов лежит механизм регистр, который в dc является местом хранения с односимвольным именем, которое может быть сохранено и получено из: sc выталкивает верх стека и сохраняет его в регистре c, и lc помещает значение регистра c в стек. Например:

3 сбн 4 сбн * п

Регистры также можно рассматривать как второстепенные стеки, поэтому значения могут передаваться между ними и основным стеком с помощью S и L команды.

Струны

Строковые значения заключены в [ и ] символы и могут быть помещены в стек и сохранены в регистрах. В а команда преобразует младший байт числового значения в ASCII символ, или, если вершина стека является строкой, он заменит ее первым символом строки. Нет других способов создавать строки или выполнять манипуляции со строками, кроме выполнения их с помощью Икс команду или распечатайте ее с п команда.

В # символ начинает комментарий до конца строки.

Макросы

Затем макросы реализуются, позволяя регистрам и записям стека быть строками, а также числами. Строку можно напечатать, но ее также можно выполнить (то есть обработать как последовательность команд постоянного тока). Так, например, мы можем сохранить макрос, чтобы добавить единицу, а затем умножить на 2 в регистре m:

[1 + 2 *] см

а затем (используя Икс команда, которая выполняет вершину стека), мы можем использовать ее так:

3 пм x п

Условные

Наконец, мы можем использовать этот макро-механизм для создания условных выражений. Команда = г извлечет два значения из стека и выполнит макрос, хранящийся в регистре р только если они равны. Итак, это напечатает строку равный только если верх стека равен 5:

[[равно] p] sm 5 = m

Другие условные условия >, !>, <, !<, !=, который выполнит указанный макрос, если два верхних значения в стеке больше, меньше или равны («не больше»), меньше, больше или равны («не меньше») и не равны, соответственно.

Петли

Цикл тогда возможен путем определения макроса, который (условно) повторно запускается. Простой факториал вершины стека может быть реализован как:

# F (x): return x! # If x-1> 1 # return x * F (x-1) # иначе # return x [d1-d1 
В 1 квартал команда выйдет из макроса, что позволит досрочно вернуться. q завершит работу с двух уровней макросов (и с самого dc, если в стеке вызовов меньше двух уровней). z подтолкнет текущую глубину стека перед z операция.
Примеры












Суммируем весь стек
Это реализовано с помощью макроса, хранящегося в регистре а который условно вызывает себя, выполняя каждый раз сложение, пока в стеке не останется только одно значение. В z Оператор используется для помещения количества записей из стека в стек. Оператор сравнения > извлекает два значения из стека при сравнении. 
dc -e "1 2 4 8 16 100 0d [+ 2z> a] salaxp"
И результат 131. 
Суммирование всех выражений постоянного тока в виде строк из файла
Пустое число является допустимым выражением постоянного тока, поэтому его можно использовать для суммирования файла, в котором каждая строка содержит одно число. 
Это снова реализуется с помощью макроса, хранящегося в регистре а который условно вызывает себя, выполняя каждый раз сложение, пока в стеке не останется только одно значение. 
файл кошки | dc -e "0d [? + 2z> a] salaxp"
В ? Оператор читает другую команду из входного потока. Если строка ввода содержит десятичное число, это значение добавляется в стек. Когда входной файл достигает конца файла, команда принимает значение NULL, и значение в стек не добавляется.
{ эхо "5"; эхо "7"; } | dc -e "0d [? + 2z> a] salaxp"
И результат 12. 
Линии ввода также могут быть сложными командами постоянного тока. 
{ эхо "3 5 *"; эхо "4 3 *"; эхо «5dd ++» } | dc -e "0d [? + 2z> a] salaxp"
И результат 42. 
Обратите внимание, что, поскольку dc поддерживает произвольную точность, нет необходимости беспокоиться о числовом переполнении или потере точности, независимо от того, сколько строк содержит входной поток, в отличие от аналогичного краткого решения в AWK.
Недостатками этого решения являются: цикл прекращает работу при обнаружении пустой строки во входном потоке (технически любой входной строке, которая не добавляет хотя бы одно числовое значение в стек); и для обработки отрицательных чисел ведущие экземпляры '-' для обозначения отрицательного знака должны быть изменены на '_' во входном потоке из-за нестандартного отрицательного знака dc. В ? Оператор в dc не обеспечивает четкого способа отличить чтение пустой строки от чтения конца файла.
Преобразование единиц
В качестве примера относительно простой программы на dc эта команда (в 1 строку):
dc -e '[[Введите число (метры) или 0 для выхода] psj] sh [q] sz [lhx? D0 = z10k39.370079 * .5 + 0k12 ~ 1 / rn [футов] Pn [дюймов] P10Pdx] dx »
преобразует расстояния из метров в футы и дюймы; Большая часть этого связана с запросом ввода, печатью вывода в подходящем формате и циклическим циклом для преобразования другого числа.
Наибольший общий делитель
В качестве примера, вот реализация Евклидов алгоритм найти НОД:
dc -e '?? [dSarLa% d0                   # самый короткийdc -e '[a =] P? [b =] P? [dSarLa% d0  # более удобная для чтения версия
Факториал
Вычисление факториал входного значения, 
dc -e '? [q] sQ [d1 = Qd1-lFx *] dsFxp'
Куинс в постоянном токе
Там тоже выход Quines в языке программирования dc - программы, которые производят исходный код в качестве вывода.
dc -e '[91Pn [dx] 93Pn] dx »dc -e '[91PP93P [dx] P] dx »
Печать всех простых чисел
эхо '2p3p [dl! D2 + s!% 0 = @ l! L ^! <#] S # [s / 0ds ^] s @ [p] s & [ddvs ^ 3s! L # x0 <& 2 + lx] ds. Икс' | Округ Колумбия
Эту программу написал Мишель Шарпантье. Он выводит последовательность простых чисел. Обратите внимание, что ее можно сократить на один символ, что кажется минимальным решением.
эхо '2p3p [dl! D2 + s!% 0 = @ l! L ^! <#] S # [0 * ds ^] s @ [p] s & [ddvs ^ 3s! L # x0 <& 2 + lx] ds. Икс' | Округ Колумбия
Целочисленная факторизация
dc -e '[n =] P? [p] s2 [lip / dli% 0 = 1dvsr] s12sid2% 0 = 13sidvsr [dli% 0 = 1lrli2 + dsi!>.] ds.xd1 <2'
Эту программу также написал Мишель Шарпантье.[6]
Есть более короткий
dc -e "[n =] P? [lfp / dlf% 0 = Fdvsr] sF [dsf] sJdvsr2sf [dlf% 0 = Flfdd2% + 1 + sflr 
и более быстрое решение (попробуйте с 200-битным числом 2200-1 (Вход 2 200^1-)
dc -e "[n =] P? [lfp / dlf% 0 = Fdvsr] sFdvsr2sfd2% 0 = F3sfd3% 0 = F5sf [dlf% 0 = Flfd4 + sflr> M] sN [dlf% 0 = Flfd2 + sflr> N] dsMx [ p] sMd1 
Обратите внимание, что последний можно даже ускорить, если доступ к константе заменить доступом к регистру.
dc -e "[n =] P? [lfp / dlf% l0 = Fdvsr] sF2s2dvsr2sf4s4d2% 0 = F3sfd3% 0 = F5sf [dlf% l0 = Flfdl4 + sflr> M] sN [dlf% l0 = Flfdl2] + dsflr> N p] sMd1 
Обмен ключами Диффи – Хеллмана
Более сложный пример использования постоянного тока, встроенного в Perl сценарий выполняет Обмен ключами Диффи – Хеллмана. Это было популярно как блок подписи среди шифропанки вовремя ITAR дебаты, где короткий сценарий мог быть запущен только с Perl и dc, вездесущими программами в Unix-подобных операционных системах:[7]
#! / usr / bin / perl - -export-a-crypto-system-sig Diffie-Hellman-2-lines($ г, $ e, $ млн) = @ARGV, $ млн || умереть "$ 0 gen exp mod  n";Распечатать `echo" 16dio1 [d2% Sa2 / d0 
Прокомментированная версия немного проще для понимания и показывает, как использовать циклы, условные выражения и q команда для возврата из макроса. В версии dc для GNU | можно использовать для модульного возведения в степень произвольной точности без необходимости писать X-функцию.
#! / usr / bin / perlмой ($ г, $ e, $ млн) = карта { " U $ _" } @ARGV;умереть "$ 0 gen exp mod  n" пока не $ млн;Распечатать `echo $ g $ e $ m | dc -e '# Шестнадцатеричный ввод и вывод16дио# Читать m, e и g из стандартного ввода в одной строке? SmSeSg# Функция z: вернуть g * вершину стека[lg *] sz# Функция Q: удалить верх стека и вернуть 1[sb1q] sQ# Функция X (e): рекурсивно вычислить g ^ e% m# То же, что и Sm ^ Lm%, но обрабатывает произвольно большие показатели.# Стек при входе: e# Стек на выходе: g ^ e% m# Поскольку e может быть очень большим, здесь используется свойство g ^ e% m == # if (e == 0)# return 1# х = (д ^ (е / 2)) ^ 2# if (e% 2 == 1)# х * = г# return x%[    d 0 = Q # вернуть 1, если e == 0 (в противном случае stack: e)    d 2% Sa # Сохранить e% 2 в (стек: e)    2 / # вычислить e / 2    lXx # вызов X (e / 2)    d * # вычислить X (e / 2) ^ 2    La1 = z # умножаем на g, если e% 2 == 1    lm% # вычислить (g ^ e)% m] SXle # Загрузить e из регистраlXx # вычислить g ^ e% mp # Распечатать результат'`;
Смотрите также












Рекомендации












  1. ^ постоянного тока (1): калькулятор произвольной точности -Linux Пользовательские команды Руководство
  2. ^ а б Брайан Керниган и Кен Томпсон. Ботанское удовольствие для любого участника Vintage Computer Fest 2019: Керниган берет интервью у Томпсона о Unix. YouTube. Событие происходит в 29:45.. Получено 3 сентября, 2019.
  3. ^ "Источники справочной страницы для 7-го издания Unix dc".
  4. ^ Ричи, Деннис М. (сентябрь 1979 г.). «Эволюция системы разделения времени в Unix». Архивировано из оригинал на 06.05.2010.
  5. ^ Макилрой, М.Д. (1987). Читатель Research Unix: аннотированные выдержки из Руководства программиста, 1971–1986 (PDF) (Технический отчет). CSTR. Bell Labs. 139.
  6. ^ «Advanced Bash-Scripting Guide, Глава 16, Пример 16-52 (Факторизация)». Получено 2020-09-20.
  7. ^ Адам Бэк. «Диффи – Хеллман в 2-х строчках Perl». Получено 5 января 2009.
внешняя ссылка