C图灵机无限循环

Question

我正在尝试用 C 编写图灵机。 但是我的程序不起作用，它陷入了无限循环。 这是我的代码和一些解释：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define N 3  //number of different states for the cells
#define K 20 //length of the tape


typedef struct
{
int state;
int head;
char tape[];
}mt;  //machine

void init_mt(mt* machine, char val[], int n)
{
machine->state=1; //edited mistake
machine->head=0; // edited mistake
int i;
for(i=0;i<n;i++)
    {
       machine->tape[i]=val[i];
    }
}; //initialization of a machine


typedef struct
{
char write;
char direction;
int state;
}actions; //actions composed of three instructions

typedef struct
{
 actions exec01;
 actions exec02;
 actions exec11;
 actions exec12;
}program; //program composed of four actions

void execute(actions exec, mt mach)
{
    mach.tape[mach.head] = exec.write;
    mach.state = exec.state;

  if(exec.direction == 'R')
    {
         mach.head++;
    }
  else
   {
        mach.head--;
   }
} //class that follows the instructions from the actions

void execute2(mt mach, program p)
{  do{
printf("%c %d %d \n", mach.tape[mach.head], mach.head, mach.state );

if(mach.tape[mach.head] == 0)
{

    if(mach.state == 1)
    {
        execute(p.exec01, mach);
    }
    else if(mach.state == 2)
    {
        execute(p.exec02,mach);
    }
}
else if(mach.tape[mach.head] == 1)
{
    if(mach.state == 1)
    {
        execute(p.exec11,mach);
    }
    else if(mach.state == 2)
    {
        execute(p.exec12,mach);

    }
}

}while( (mach.head<K) && (mach.state != 3));
} // class that read the program and act according to the states of the cells, 
//keeps going until the machine is at the third state or if it reaches the end of the tape


int main(){
mt machine;
char t[10]={'1','1','1','0','0','1','0','1','0','1'};
init_mt(&machine, t, 10);
program p ={ {'0','R',1}, {'0','R',1}, {'1','R',2}, {'0','L',3} };
execute2(machine, p);
return 0;
} //main with a tape composed of 10 cells and a program composed of four actions

这个程序无限期地显示“0,0,1”，我找不到错误。 感谢您的帮助，如果不清楚，我们深表歉意。

Answer 1

这里有几个问题：

1. 在某些情况下，您将结构作为参数而不是指向它们的指针传递。这会在被调用函数中创建整个结构的本地副本。当函数返回时，对这些副本所做的任何更改都将丢失。这也是低效的。只需传递结构指针。

2. 您没有在结构中为 tape 声明任何空间，因此它基本上是一个零长度数组。任何类型的访问都会破坏内存并导致未定义的行为。你在这里有几个选择。您可以为其选择一些固定大小，并将其用于数组大小，或者您可以将其更改为指针并为其动态分配存储空间。无论哪种方式，您都必须分配存储空间。

3. 在execute2 中，它将mach.tape[mach.head] 与整数0 和1 进行比较。但磁带不包含这些值。它包含字符'0' 和'1'。所以用单引号将这些常量括起来。如果遇到意外的值，打印错误也是一个好主意。那会立即发现这个问题。

Answer 2

在函数execute 中，您通过值传递结构mach。在该功能中，您还可以执行

mach.head++

这个值大概应该返回给函数execute2。所以你必须通过引用这个函数来传递结构mach。