Whitespace (Programmiersprache)

Whitespace ist eine im Jahr 2002 entwickelte esoterische Programmiersprache. Die Befehle und Steueranweisungen bestehen im Gegensatz zu üblichen Programmiersprachen aus definierten Folgen von Leerzeichen, Tabs und Zeilenumbrüchen (engl. Whitespaces). Neben dieser offensichtlichen Eigenart verwendet Whitespace das übliche Dualsystem nur für Daten; der Programmcode wird in einem dreiwertigen Stellensystem („l“, „t“, „u“ oder engl. “s”, “t”, “l”) abgebildet.

Whitespace-Quellcode mit Syntax-Highlighting

Tabulatorzeichen

Leerzeichen

Syntax

Die Befehle und Steueranweisungen bestehen aus definierten Folgen von Leerzeichen (l), Horizontal-Tabulatorzeichen (t) und Zeilenumbrüchen (u).

Es gibt kein Syntaxelement zur Kennzeichnung von Kommentaren. Stattdessen können Kommentare, die selbst keine Whitespaces enthalten dürfen, an beliebigen Stellen im Quellcode eingegeben werden. Der Interpreter ignoriert alle Zeichen, die für ihn keine Bedeutung haben.

Befehle

Die Befehle lassen sich grob in fünf Bereiche einteilen:

Zeichen	Bedeutung
l	Stack-Zugriff
tl	Rechenfunktionen
tt	Heap-Speicher-Zugriff
u	Schleifen, Sprünge, Bedingungen
tu	Ein-/Ausgabe von Werten

Eine genaue Beschreibung der einzelnen Befehle inklusive erwarteter Parameter befindet sich auf der unten genannten Webseite.

Daten

Während die Befehle ein dreiwertiges Stellensystem verwenden, werden die Daten im dualen System abgebildet: An der ersten Stelle von links steht ein t für eine negative Zahl; ein l für eine positive. Im weiteren Verlauf steht t für 1 und l für 0. Die Spezifikation besagt, dass Zahlen eine beliebige Bitlänge haben können, allerdings können Compiler und Interpreter hier eine sinnvolle Obergrenze festlegen. Abgeschlossen wird ein Datum durch einen Zeilenumbruch.

Sprache

Whitespace ist eine imperative, stackbasierte Programmiersprache, die den Programmierern einen Stack und Heap zur Verfügung stellt.

Alle Operationen arbeiten intern auf Ganzzahlen beliebiger Bit-Länge. Es besteht allerdings die Möglichkeit, ein Zeichen auszugeben, das durch seinen ASCII-Code-Wert identifiziert wird (outchar).

Geschichte und Hintergrund

Whitespace wurde Ende 2002 von Edwin Brady und Chris Morris entwickelt. Slashdot berichtete am 1. April 2003 über diese Programmiersprache. Mitte 2003, mit der Fertigstellung eines Whitespace-Interpreters in Whitespace, hat die Sprache die Kinderstube verlassen. Bereits fünf Jahre zuvor hatte Bjarne Stroustrup die Idee in einem Entwurf für C++2000 erwähnt. Seine Grundidee war, dass Mathematiker üblicherweise statt des Malzeichens ein Leerzeichen notieren. Diesem Leerzeichen könnte man also in C++2000 die Bedeutung der Multiplikation zuordnen.

Whitespace zeigt eine gewisse Ähnlichkeit mit Python-Programmen und make-Dateien, denn dort steuern Tabulatorzeichen am Zeilenanfang den Programmablauf. Die meisten anderen Programmiersprachen ignorieren Whitespaces. Für den menschlichen Betrachter dienen sie jedoch einer nützlichen Strukturierung, die den Programmcode besser lesbar machen kann.

Vorteile seien laut den Erfindern, dass massenhafte Ausdrucke von Quelltexten Tinte sparen und dass Spione, die Code entwendet haben, diesen nicht entschlüsseln können. Allerdings bleiben noch Probleme bestehen, wenn man den Code nach dem Ausdrucken wieder eingeben möchte.

Whitespace eignet sich besonders gut zum Verbergen von Programmcode in normalem Text ähnlich der Steganographie. Ein Beispiel dafür findet sich in einem Beitrag des International Obfuscated C Code Contest.

Hello World

Das unten dargestellte „Hello, world!“-Programm:

 lllullltlltllluttlllltulllttlltltuttlllltlulllttlttlluttllllttulllttlttlluttllll
 tllulllttlttttuttlllltltullltlttlluttllllttlullltllllluttlllltttullltttltttuttll
 lltlllulllttlttttuttlllltlltullltttlltluttlllltltlulllttlttlluttlllltlttulllttll
 tlluttllllttllullltlllltuttllllttltulllttltuttlllltttlullltltluttllllttttullllut
 tllllluulllltulultttlulutlltlutullllltutlllululltuullltluuuu

Entwicklungsumgebungen

Der Editor Vim bietet von Haus aus ein Syntax-Highlighting für Whitespace an, wodurch die Programmierung deutlich vereinfacht wird. Dies läuft allerdings einem Designziel der Sprache, beim Ausdruck möglichst wenig Tinte zu verbrauchen, entgegen. Einen Mode für Emacs gibt es bei den Weblinks.

Das oben und unten dargestellte "Hello, world!" kann mit einem der folgenden Skripts in richtiges Whitespace konvertiert werden:

 #!/bin/sh
 sed "s/ //g;s|//.*||g;s/\\n//g" $1 | tr -d '\n' | sed "s/l/ /g;s/t/\t/g;s/u/\n/g"

 #!/bin/sh
 sed "s|//.*||g" < $1 | tr -d " \t\n" | tr ltu " \t\n"

sed ist ein Unix-Werkzeug zur Bearbeitung von Text.

Whitespace-Assembler

Da der Umgang mit trinär kodierten Maschinenbefehlen relativ mühsam ist, wird häufig ein äquivalenter Assembler-Dialekt verwendet:

 // "Hello, world!" in den Speicher schreiben
 lllu          // push 0   // Speicherstelle 0
 llltlltlllu   // push 'H' // Zeichen 'H'
 ttl           // store    // in den Speicher
 llltu         // push 1   // ...
 lllttlltltu   // push 'e'
 ttl           // store
 llltlu        // push 2
 lllttlttllu   // push 'l'
 ttl           // store
[…]
 lllttllu      // push 12
 llltlllltu    // push '!'
 ttl           // store
 lllttltu      // push 13
 lllttltu      // push \r
 ttl           // store
 llltttlu      // push 14
 llltltlu      // push \n
 ttl           // store
 lllttttu      // push 15
 llllu         // push 0
 ttl           // store

 // Ausgabe-Schleife:
 llllu         // push 0
 ulllltu       // 1:          // /Schleife
    lul           // dup      // | --.
    ttt           // pop      // |   --- Spitze des Stacks untersuchen
    lul           // dup      // | --'
    utlltlu       // jz 2     // | ----> bei 0 sind wir fertig
    tull          // outchar  // | ----> Ausgabe
    llltu         // push 1   // | --._. Speicherstelle hochzaehlen
    tlll          // add      // | --'
 ululltu       // jmp 1       //  \naechster Durchlauf
 ullltlu       // 2:          //
 uuu           // halt        // ende

Literatur

• Oliver Lau: Hexenwerk – Ein Plädoyer für esoterische Programmiersprachen: In: c’t, 22/2007, S. 192–199.

Weblinks

• The Whitespace Homepage (Memento vom 26. April 2015 im Internet Archive)
• Tutorial auf compsoc.dur.ac.uk
• Emacs-Mode auf compsoc.dur.ac.uk
• Whitespace-Interpreter