Doom en Brainfuck con IDE profesional

Resumen rápido TLDR: He creado un entorno de desarrollo profesional para Brainfuck, un lenguaje macro, una máquina virtual estilo RISC implementada en Brainfuck, un ensamblador para la VM, un compilador C con fallos por pulir, un macroensamblador, y todo ello lo usé para mostrar el título de Doom en mi VM ejecutándose técnicamente todavía en Brainfuck. El IDE está disponible en https://braintease.dev y el código en https://github.com/ahineya/braintease

La chispa nació al ver un video donde alguien hizo una serpiente en Brainfuck. Divertido pero lleno de errores, y eso me llevó a preguntarme si podía hacerlo mejor. Como profesional en desarrollo y diseño, echo de menos IDEs bien pensados cuando exploro lenguajes excéntricos, así que empecé por crear el componente editor de código para la web y sobre él construir un IDE completo.

Diseñé un editor con resaltado léxico para Brainfuck, visualización de la cinta y un intérprete inicial para volver a recordar cómo funcionan los comandos básicos. Rápidamente prototipé una canalización de fetch decode execute en unas pocas decenas de líneas y entonces comprendí que necesitaba abstracciones para entender y mantener ese código.

Para ello implementé un segundo lenguaje tipo macro con expansión y análisis sintáctico real, lo que me permitió definir constructos como definir movimientos repetitivos y nombrar secuencias de comandos Brainfuck para legibilidad. Con esos macros empecé a modelar una arquitectura de máquina virtual sobre la cinta.

La idea de los carriles resultó clave. En vez de pensar la cinta como una secuencia lineal, la agrupé en bloques conceptuales que forman carriles paralelos. Cada carril puede dedicarse a registros, códigos de operación, operaciones aritméticas temporales, o trails de unos para moverme rápidamente a posiciones necesarias. Esto resolvió el problema de los punteros y permitió una visualización clara de la cinta en modos de carriles.

Con la VM ya tomando forma tuve que añadir depuración: puntos de ruptura, ejecución paso a paso y visualización de la instrucción actual. Implementé breakpoints accesibles desde la interfaz y la posibilidad de detener la ejecución en una posición concreta para inspeccionar algoritmos complejos, por ejemplo divisiones en Brainfuck.

Después vino la parte de bajo nivel: una implementación completa de la máquina virtual que puede ejecutar código máquina dispuesto en la cinta. Para no trabajar a mano con números crudos escribí un ensamblador y un linker que generan Brainfuck que inicializa la VM y coloca el código en la cinta automáticamente. Eso redujo drásticamente errores humanos al programar en código máquina.

No satisfecho con eso, di el siguiente paso y creé un compilador C que emite código para mi ISA y a la vez para Brainfuck. El proyecto generó más utilidades, como una interfaz TUI de tests. Como ejecutar cientos de tests en la VM Brainfuck era lento, reimplementé la misma VM en Rust para depurar el compilador de forma mucho más ágil sin perder la compatibilidad final con Brainfuck.

La VM incluye también mapeo de memoria para E O, lo que permitió emular controladores de juego, teclado, una terminal 40x25, pantalla RGB565 con doble buffer y un pequeño almacenamiento persistente. Con esto construí demos que van desde FizzBuzz y un intérprete Brainfuck hasta Tetris y una máquina Forth corriendo sobre la VM.

Encontré un bug en el compilador C que corruptaba memoria en función del tamaño del programa; al no poder resolverlo rápidamente adapté mi lenguaje macro para generar ensamblador y escribí un parser de archivos WAD de Doom en macroensamblador. Ver la imagen del título de Doom aparecer en pantalla dentro de la VM fue una de las mayores satisfacciones del proyecto.

Importante para quien quiera reproducir: los programas que no requieren E O mapeada aún funcionan en intérpretes Brainfuck convencionales como https://copy.sh/brainfuck/ siempre que se configure el tamaño de celda a 16 bits, memoria suficiente y comportamiento de desbordamiento en wrap.

Para devolver algo a la comunidad publiqué el IDE en https://braintease.dev y subí todo el código a https://github.com/ahineya/braintease Advertencia: gran parte del trabajo del editor y del ecosistema de herramientas fue acelerado con ayuda de asistentes de código, lo que me permitió dedicarme a diseñar la ISA, el macro lenguaje y escribir demos en Brainfuck, ensamblador, C y Rust en un mes en lugar de varios.

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Gracias por leer y ojalá este viaje por hacer el tarpit de Brainfuck un poco menos tarpit y mucho más usable te inspire a crear tus propias abstracciones y herramientas. Cheers desde el equipo de Q2BSTUDIO.