libbf.c

#include <stddef.h>
#include <syscall.h>
#include <sys/types.h>

static int64_t bfc_abs(int64_t n)
{
    return n >= 0 ? n : -n;
}

static void bfc_memset(void *buf, char ch, u_int64_t n)
{
    for (u_int64_t i = 0; i < n; ++i) {
        *(char*)buf = ch;
        buf = (void*)((char*)buf + 1);
    }
}

static void* bfc_sbrk(int64_t inc)
{
    char *p;
    asm (
        "syscall"
        : "=a" (p)
        : "a" (SYS_brk), "D" (NULL)
    );
    asm (
        "syscall"
        :
        : "a" (SYS_brk), "D" (p + inc)
    );
    return p;
}

/* 確保されている領域の先頭へのポインタ */
char *alloc_ptr;
/* 確保されている領域のサイズ */
u_int64_t sz;
/* Brainfuckのポインタ */
char *bf_ptr;

/* 初期化 */
void bfc_initialize(void)
{
    /* Brainfuckは最低でも30000バイトのゼロ埋めされた領域を持ち、
     * ポインタは初期状態で領域の先頭を指す[要出典] */
    bf_ptr = alloc_ptr = (char*)bfc_sbrk(sz = 30000);
    bfc_memset(alloc_ptr, '\0', sz);
}

/* 終了処理 */
void bfc_finalize(void)
{
    bfc_sbrk(-(int64_t)sz);
}

/* 領域の再確保 */
void bfc_realloc(void)
{
    /* ポインタが領域をはみ出した場合、そのはみ出た分の2倍の領域を足し合わせて再確保する */
    const int64_t offset = bf_ptr - alloc_ptr;
    if (0 <= offset && (u_int64_t)offset < sz) {
        return;
    }
    const u_int64_t margin = (offset >= 0 ? offset - sz + 1 : (u_int64_t)bfc_abs(offset)) * 2;
    bfc_sbrk(margin);
    if (offset >= 0) {
        bfc_memset(alloc_ptr + sz, '\0', margin);
    } else {
        for (u_int64_t i = 0; i < sz; ++i) {
            alloc_ptr[margin + sz - i - 1] = alloc_ptr[sz - i - 1];
        }
        bfc_memset(alloc_ptr, '\0', margin);
        bf_ptr += margin;
    }
    sz += margin;
}