每个表达式都有意义的编程语言

根据建议，我将从Stack Overflow重新发布。

最近，我一直在考虑以下问题。

考虑标准“ Hello world！”的代码。程序：

main()
{
    printf("Hello World");

}

现在，此代码中的几乎任何更改都将使其完全无用，实际上，几乎所有更改都会阻止代码进行编译。例如：

main(5
{
    printf("Hello World");

}

现在到实际的问题。是否存在一种编程语言，其中每种符号的可能组合（即每种表达式）都有意义？我尝试考虑某种解决方案，并提出了两种解决方案：

1. 后缀数量有限。基本上，在编写任何代码之前，所有变量都已经定义好了，您只需要使用它们。从理论上讲，您可以通过形成许多简单程序的链来执行任意数量的操作，每个简单程序将结果馈给其他程序。代码可以用后缀符号表示为一系列字符。

2. “ Postfix”带有一堆变量。变量存储在堆栈中；每个操作从顶部开始取两个变量，并将结果放在它们的位置。程序在到达最后一个操作或变量时结束。

我个人讨厌这两个。它们不仅局限，而且优雅。它们甚至不是真正的解决方案，更像是变通方法，本质上是将某些工作“外包”到外部流程中。

有谁有其他想法如何解决这个问题？

Redcode是Codewar背后的汇编语言，被明确编写为几乎没有停止指令，因为代码通常在最终发布之前就被弄乱了，并且停止的机会越多，游戏的趣味性就越小。

在实践中，您几乎看不到这样的语言，因为我们不仅希望程序运行，而且希望程序以期望的方式运行。如果您可以打错字并更改程序的运行方式，则它必须可以接受地接近原始的预期行为，否则程序员会感到沮丧。

通过使用自然语言而不是形式语言来进行此类操作有一定的先例，但是当您将其与形式语言的使用进行比较时，这并不是我所说的大领域。如果您对这样的编程语言感兴趣，自然语言处理社区就是我想要的地方。

您可以研究的另一个领域是遗传学。几乎没有完全无效的遗传序列。其中很多在复制方面不是很有效，但无效的复制品却很少。

通用图灵机的思想就是使用这种“编程语言”：将图灵机编码为自然数，例如以二进制表示，这样每个自然数都表示图灵机，即程序。用这种语言，每个零和一的字符串都是一个程序。

$n$$n$

我敢肯定，还有一些深奥的编程语言，其中每个字符串都是程序。但是，如果您只是想索取这些清单，我认为您的问题不在这里。

扩展编程语言，使每个表达式都有意义，这始终是可能的，但并不有趣。例如，您可以将含义“不做任何事”分配给原始语言拒绝的任何表达式。

设计一种编程语言，使每个表达式都以“可以执行它”的方式有意义。一种好的编程语言不仅是猴子可以在键盘上打字并编写有效程序的语言，而且是程序员可以轻松编写其打算编写的程序的语言。编写有效的程序不是编程的困难部分：困难的部分是编写执行预期功能的程序。在这方面，拒绝明显不正确的程序非常有帮助。

解决此问题的另一种方法是完全定义所有可能输入的语义，包括指定应该为每个输入生成哪些编译时，加载时或运行时错误（如果有）。也就是说，“ Syntax error at line 42在标准错误流上打印后中止程序”是该语言定义的语义的一部分。每个表达“都有道理”，因为它具有定义的含义。这是有用的意思吗？也许-毕竟，如果程序显然是错误的，则拒绝它很有用。

请查看Jot，这是一种基于组合逻辑的图灵完备语言，其中每个0和1（包括一个空序列）序列都是有效程序。

一个很好的例子是空白。在适当的语言中，运算符的任何组合均有效。运算符是空格，制表符和换行符（特别是“ \ n”）。所有其他字符均视为注释。

这个答案，实际上是您的问题（以及整个网页）都是有效的空白程序的示例（尽管它们可能没有做任何特别有趣的事情）。

我想谈谈许多海报提供的想法，即这种语言将是“无用的”。也许人类为了解决某些特定的任务而手动书写是没有用的。但是，尽管它是编程语言的大多数用例，但肯定不是唯一的用例。我想到了几种使用这种语言的用例，我们可以在这些领域中找到这种语言的示例。

首先科特阿蒙的典故遗传学现货：在问题（代程序变换)的5）可以被看作是一个突变。这种操作在进化计算领域很普遍; 特别是遗传算法对字符串进行这种转换，而遗传编程则转换程序。无论哪种情况，我们通常都希望为每种可能性分配含义，因为这将产生最紧凑的搜索空间。

遗传算法依赖某种形式的字符串评估函数。如果我们使用编程语言解释器作为评估函数，那么就会遇到一种情况，在这种情况下，为所有可能的字符串分配含义的编程语言很有用。在基因编程中，假设我们的评估函数是一种编程语言解释器，但是我们可以为程序选择各种表示形式；例如，许多系统都在抽象语法树上运行。如果我们选择字符串作为表示形式，那么我们将恢复与遗传算法相同的方案。

我们可能希望每个字符串都是有效程序的另一种情况是枚举程序时。这与CodesInChaos提到的双射有关，但是出于以下几个原因，我们可能更喜欢对字符串进行操作而不是对自然数进行操作：

• 语言是否有某种结构，例如 我们可以为子字符串分配含义，当翻译成自然数时，这可能会丢失。在这种情况下，我们可能更喜欢使用字符串，以便在本地推理和转换子字符串，而不是将整个程序表示为一个数字。这类似于当每个位具有各自的含义时，我们可能更喜欢在int上使用按位运算而不是算术表达式。这基本上是进化方案的概括。
• 我们可能想按需生成程序；例如，我们可能会开始执行一个完全不确定的程序，并且仅在（如果有）指令指针到达时（例如随机地）生成各个指令（例如字符）。这在算法信息论中很常见，该程序是图灵机磁带，其目的是表征随机生成的程序的行为。例如，我们可以将Solomonoff先于任意字符串，用具有随机磁带的通用图灵机输出该字符串的概率表示。

在示例语言方面，许多进化计算系统都基于堆栈语言，例如Push系列。这些倾向于允许任意标记流（我们可以将其表示为单个字符）。有时（例如与BrainSlugs83的Brainfuck示例一样），在平衡括号方面存在一些限制。但是，我们可以将其与自定界程序相关联，因为类似这样的字符串[可能不是有效程序，但它是有效程序前缀。如果我们想象一个编译器/解释器从stdin读取源代码，那么它不会拒绝类似的字符串[，它只会等待更多输入后才能继续。

诸如二进制组合逻辑和二进制Lambda演算之类的语言直接源于算法信息论的研究。来自http://tromp.github.io/cl/cl.html

简约通用计算机的这种设计是出于我希望提出具体的Kolmogorov复杂度定义的目的，该定义研究单个对象的随机性。

真正的编程语言是为了向人们而不是计算机传达含义。由于很多有趣的文本，几乎都随机散乱地排列在“表演”周围，所以人们可以阅读乱七八糟的东西，并从中弄清楚，即使没有明显地注意到乱码。只需回想一下在文本中发现错别字和其他此类错误有多么困难。

像您所要求的那样的编程语言会使人们理解他们想要阅读的内容，而不是写下来的内容。在法律声明有限的语言中进行调试，而在这种情况下不会产生太多歧义，这已经足够困难。良好的语言会减少可能的解释，例如由于转置符号或错别字。出于同样的原因，自然语言也因其冗余而臭名昭著。

在Brainfuck编程语言中，几乎所有可能的二进制表达式都可以解释为程序。-也就是说，您可以使用一个完全好的程序，在其中键入一堆垃圾，并且仍然可以编译/解释，而不会出现任何问题。

（编辑：原来，您必须匹配左方括号和右方括号，但是上面的情况是正确的。）

它通过以下两种简单方法来实现：

1. 它理解的所有命令都是单个字节（例如，在BF中，它们都是单个ASCII字符*）。

2. 它不理解的所有字符，将其作为注释丢弃。

编程语言是图灵完整的（意味着，它可以执行任何其他语言可以执行的任何操作）。

*： 事实证明并非所有BF命令都是单个ASCII字节-即必须匹配括号-因此，该语言不符合那里的第一个条件。-但是同时满足这两个标准的任何语言都可以满足OP的要求。