dc (程序)
dc(desk calculator:桌面計算機)是採用逆波蘭表示法的跨平台計算機,它支援任意精度算術[1]。它是Robert Morris在貝爾實驗室期間書寫的[2],作為最老的Unix實用工具,先於C語言的發明。像那個年代的其他實用工具一樣,它有著一組強力的特徵和簡潔的語法[3][4]。傳統上,採用中綴表示法的bc計算機程式是在dc之上實現的。
原作者 | Robert Morris (AT&T貝爾實驗室) |
---|---|
開發者 | 各種開源和商業開發者 |
程式語言 | B |
作業系統 | Unix, 類Unix, Plan 9 |
平台 | 跨平台 |
類型 | 命令 |
許可協定 |
歷史
編輯dc是倖存的最老的Unix語言[2]。在貝爾實驗室收到第一台PDP-11的時候,用B語言寫成的dc是在這個新機器上執行的第一個語言,甚至在組譯器之前[5]。
基本操作
編輯在dc中要做4和5的乘法:
$ dc
4 5 *
p
20
q
這可轉譯為「把4和5壓入棧頂,通過乘法算符,從棧中彈出兩個元素,將二者相乘並把結果壓回棧頂」。接著使用p
命令列印棧頂的元素。使用q
命令退出此次呼叫的dc實例。注意數值相互間必須以空白分隔,但某些算符可以不必如此。
還可以用如下命令得到這個結果:
$ dc -e '4 5 * p'
20
$ echo "4 5 * p" |dc
20
$ dc -
4 5*pq
20
$ cat <<EOF > cal.txt
4 5 *
p
EOF
$ dc cal.txt
20
使用命令k
來變更算術精度,它設定算術運算的小數位數。因為預設精度是0
,例如:
$ dc -e "2 3 / p"
0
通過使用命令k
調整精度,可以產生任意數目的小數數位,例如:
$ dc -e "5 k 2 3 / p"
.66666
dc有科學計算機的基本運算功能,比如求 的值:
$ dc -e "2k 12 _3 4 ^ + 11 / v 22 - p"
-19.10
其中,_
用於輸入負數,^
計算冪,v
計算平方根。
使用d
命令複製棧頂元素。使用r
命令對棧頂和僅次棧頂的兩個元素進行對換。使用z
命令壓入當前棧深度,即執行z
命令前棧中元素的數目。
輸入/輸出
編輯使用?
命令,從stdin讀取一行並執行它。這允許從宏中向使用者要求輸入,故而此輸入必須是語法上正確的,並且這有潛在的安全問題,因為dc的!
命令可以執行任意系統命令。
前面提及過,p
命令列印棧頂元素,帶有隨後的一個換行。n
命令彈出棧頂元素並輸出它,沒有尾隨換行。f
命令列印整個棧,一項一行。
dc還支援控制輸入和輸出的基數。i
命令彈出棧頂元素並將它用作輸入基數。十六進制數字必須大寫以避免和dc命令衝突,輸入基數必須在2和16之間,輸出基數必須大於等於2。o
命令設定輸出基數,要記住輸入基數將影響對後面的所有數值的分析,所以通常建議先設定輸出基數。例如將二進制轉換成十六進制:
$ echo 16o2i 11011110101011011011111011101111p | dc
DEADBEEF
要讀取設定的這些數值,K
、I
和O
命令將壓入當前精度、輸入基數和輸出基數到棧頂。
語言特徵
編輯除了上述的基本算術和棧操作,dc包括了對宏、條件和儲存結果用於以後檢索的支援。
暫存器
編輯暫存器在dc中是有著單一字元名字的存貯位置,它可以通過命令來儲存和檢索,它是宏和條件的底層機制:sc
彈出棧頂元素並將它儲存入暫存器c
,而lc
將暫存器c
的值壓入棧頂。例如:
3 sc 4 lc * p
暫存器還被當作次要棧,可以使用S
和L
命令在它們和主要棧之間壓入和彈出數值。儲存棧頂元素到暫存器中並把這個元素留在棧頂,需要聯合使用ds
命令。
字串
編輯字串是包圍在[
和]
之中的字元,可以被壓入棧頂和存入暫存器。使用x
命令從棧頂彈出字串並執行它,使用P
命令從棧頂彈出並列印字串,無尾隨換行。a
命令可以把數值的低位位元組轉換成ASCII字元,或者在棧頂是字串時把它替換為這個字串的第一個字元。此外沒有方法去建造字串或進行字串操縱。
#
字元開始一個注釋直到此行結束。
宏
編輯通過允許暫存器和棧專案像數值一樣儲存字串,從而實現了宏。一個字串可以被列印,也可以被執行,就是說作為dc命令的序列而傳遞。例如可以把一個宏「加1並接著乘以2」儲存到一個暫存器m
中:
[1 + 2 *] sm
通過使用x
命令彈出棧頂的字串並執行之,如下這樣使用儲存的宏:
3 lm x p
Q
命令從棧頂彈出一個值作為退出宏的層數,比如2Q
命令退出2層宏,它永不導致退出dc。q
命令退出2層宏,如果宏少於2層則退出dc。
條件
編輯最後提供了有條件執行宏的機制。命令=r
將從棧頂彈出兩個值,如果二者相等,則執行儲存在暫存器r
中的宏。如下命令序列將在原棧頂元素等於5的條件下列印字串equal
。
[[equal]p] sm d 5 =m
這裡使用了d
命令保留原棧頂元素。其他條件有>
、!>
、<
、!<
、!=
,如果棧頂元素分別大於、不大於(小於等於)、小於、不小於(大於等於)、不等於僅次於棧頂的元素,則執行指定宏。
迭代
編輯通過定義有條件的呼叫自身的遞迴宏,迭代也是可行的。一個簡單的對棧頂元素的階乘過程:
# F(x): return x!
# if x-1 > 1
# return x * F(x-1)
# otherwise
# return x
可實現為:
[d1-d1<F*]dsFxp
這裡宏中的第一個d
命令相當於分配了一個局部變數。
例子
編輯Unix V7手冊頁舉出的編程實例為列印階乘n!的前10個值:
$ dc -e "[la1+dsa*pla10>y]sy 0sa1 lyx"
1
2
6
24
120
720
5040
40320
362880
3628800
這個程式實現了For迴圈,將作為迴圈體的宏[la1+dsa*pla10>y]
儲存在暫存器y
中;把暫存器a
作為迴圈計數器,設其初始值為0
,將0!的值1
壓入棧頂;從暫存器y
中取出宏並執行之。宏中的la1+dsa
將計數器a
的數值加1
,並將這個值留在棧頂;隨後*p
從棧中彈出兩個元素進行乘法並把結果壓入棧中,列印這個結果;隨後la10>y
將計數器a
的數值和數值10
壓入棧中,判斷位於棧頂的10
是否大於計數器的數值,即計數器的數值是否小於10
,彈出二者並在判斷成立的條件下再次執行儲存在暫存器y
中的宏。計數器a
的數值從0
增加到10
,宏一共被執行了10
次。
參見
編輯參照
編輯- ^ Linux使用者命令(User Commands)手冊頁 : an arbitrary precision calculator –
- ^ 2.0 2.1 Brian Kernighan and Ken Thompson. A nerdy delight for any Vintage Computer Fest 2019 attendee: Kernighan interviewing Thompson about Unix. YouTube. 事件發生在 29m45s. [September 3, 2019]. (原始內容存檔於2022-02-01).
- ^ The sources for the manual page for 7th Edition Unix dc. [2020-09-25]. (原始內容存檔於2019-09-24).
- ^ Ritchie, Dennis M. The Evolution of the Unix Timesharing System. Sep 1979 [2019-05-31]. (原始內容存檔於2010-05-06).
- ^ McIlroy, M. D. A Research Unix reader: annotated excerpts from the Programmer's Manual, 1971–1986 (PDF) (技術報告). CSTR. Bell Labs. 1987 [2019-05-31]. 139. (原始內容存檔 (PDF)於2019-11-30).