Pyfuck -- Esoteric Python using only [(+travels')].

How few distinct characters can we use to write and execute any python program?

We can at least do 13! [(+travels')]

My initial hope is to avoid all alphanumeric characters. Unfortunately, because python has strong-typing (as opposed to javascript), we cannot implicitly cast between e.g. integers and strings. This means that, as far as I could figure out, there's no way to call a function or get a string without using some alphanumeric character to start with.

Luckily, we can still avoid all numbers, and only use 7 letters to enable eval and str, which allows we'll construct everything else.

Inspired by jsfuck.

Note: Evidently, this can be done in 7 characters in Python2. Ah well, this was tons of fun! 😢

Encoding Process

To evaluate any python expression, we can turn it into a string and call eval(). Because we can decompose the string arbitrarily (break up each character and rebuilding with +), our main idea is to use our small set of characters and map to an arbitrary character, which then enables us to execute arbitrarily complex python code.

First, we notice that +True converts the boolean into the integer 1, and +False gives 0. This allows us to build up the integers:

digits =
{
    0: '+all([[]])',
    1:  '+all([])',
    2: 'all([])+all([])'  # 1 + 1
                          # and so forth
}

With integers, we can take advantage of string indexing to get individual characters. In particular, calling str on an object/function gives its definition/docstrings, from which we can pick out individual characters.

# python 3; slightly different str(...) in python2
str(str)
"<class 'str'>"

str(eval)
'<built-in function eval>'

For example, str(str)[1] gives c. This gives us the following characters:

{
    'c': 'str(str)[+all([])]',                                              # str(str)[1]
    'f': 'str(eval)[eval(str(' + digits[1] + ')+str(' + digits[0] + '))]',  # str(eval)[10]
    'n': 'str(eval)[' + digits[8] + ']',                                    # str(eval)[8]
    'o': 'str(eval)[eval(str(' + digits[1] + ')+str(' + digits[6] + '))]',  # str(eval)[16]
    'u': 'str(eval)[' + digits[2] + ']'.                                    # str(eval)[2]
}

where digits[i] is the string representation of the number i from above. Note how to get 10 or larger numbers, we use string concatenation on each digit, so we don't need a million copies of '+all([])' to form large numbers.

This allows us to build more complex characters, using additional docstrings:

{
  # str(float(1))[1]
  # eval('str(' + 'f' + 'l' + 'o' + 'at(' + '1' + '))[' + '1' + ']')
  '.': "+".join(["eval('str('", DICT['f'], "'l'", DICT['o'],
                 "'at(" + digits[1] + "))[" + digits[1] + "]')"])

  # str(str.count)[4]
  'h': "+".join(["eval('str(str'", DICT['.'],
                 DICT['c'], DICT['o'], DICT['u'], DICT['n'], "'t)[" + digits[4] + "]')"])
}

We use + to build up the string we want, and then wraps it around in eval to get the desired character.

Now, we have the characters chr and access to any integer, so we can simply call chr() to get any ascii character! Bingo.

>>> chr(119) + chr(111) + chr(119)
'wow'

Writing the actual encoding function turned out to be a pain. Quotation nesting / use of eval(...) / repeated substitution was really messy to encode. Alas, it seem to work now!

See source code for full details!

Examples

Encoding arbitrary characters

'@' = chr(64)
    = eval('c'                + 'h'                                   + 'r(' + '64' + ')')
    = eval(str(str)[+all([])] + str(str.count)[4]                     + 'r(' + str(6) + str(4) + ')')
    = ...                     + eval('str(str' + '.' + 'count)[4]')   + 'r(' + str((1+1+1+1+1+1)+str((1+1+1+1)+')')
    
    = ...                     # substituting expression for '.', 'c', 'o', 'u', 'n'; substituing +all([]) for 1


    = eval(''+eval('str(str)[+all([])]')      # 'c'


                                              # 'h' = str(str.count)[4]
             +eval('str(str'                                              # str(str
                                                                          # '.' = str(float(1)[1])

                    +eval('str('                                                          # str(
                          +str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]             # f
                          +'l'                                                            # l
                          +str(eval)[eval(str((+all([])))                                 # o
                                         +str((all([])+all([])+all([])
                                              +all([])+all([])+all([]))))]
                          +'at((+all([]))))[(+all([]))]')                                 # at(1)[1]

                    +str(str)[+all([])]                                   # c 
                                                                          # o = str(eval)[16]
                    +str(eval)[eval(str((+all([])))
                                    +str((all([])+all([])+all([])
                                         +all([])+all([])+all([]))))]
                                                 
                    +str(eval)[(all([])+all([]))]                         # u
                                                               
                    +str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])           # n
                               +all([])+all([])+all([])+all([]))]
                                                                 
                    +'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')             # t)[4]

             +'r('                            # 'r(
              '
             +str((all([])+all([])+all([])    # '6'
                  +all([])+all([])+all([])))
                                              # '4'
             +str((all([])+all([])+all([])+all([])))
             +')'                             # ')'
          )

Hello World

The following code will encode print("Hello, world!"):

eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([])))+str((all([])+all([])))+')')+'r'+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([
]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([[]])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval('str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'t('+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'
at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])))+')')+'ell'+eval('str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([
])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+a
ll([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval('str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]')+'rl'+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([[]])))+str((+all([[]])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval
(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+')'

# without linebreak
eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([])))+str((all([])+all([])))+')')+'r'+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([[]])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval('str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'t('+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])))+')')+'ell'+eval('str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+eval('str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]')+'rl'+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((+all([])))+str((+all([[]])))+str((+all([[]])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])))+')')+eval(''+eval('str(str)[+all([])]')+eval('str(str'+eval('str('+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((+all([[]]))))]+'l'+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+'at((+all([]))))[(+all([]))]')+str(str)[+all([])]+str(eval)[eval(str((+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))))]+str(eval)[(all([])+all([]))]+str(eval)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))]+'t)[(all([])+all([])+all([])+all([]))]')+'r('+str((all([])+all([])+all([])))+str((all([])+all([])+all([])+all([])))+')')+')'

6019 characters, but only 13 unique ones!

Test it yourself, and the expression above evaluates to'print("Hello world!)'! Add eval(...) around it to actually run the command.

TODO

• Make compatible with python2

• Integrate with https://github.com/csvoss/onelinerizer to execute any python program

• Enable the use of 'exec' instead of 'eval'

• Shorter / more efficient encoding

• REMOVE THE NEED OF ' -- this is actually possible!

  • We can globally replace ' with str(str)[(all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([])+all([]))] = str(str)[8], for example, and reduce our character set to 12 characters.

• Can we use even fewer characters? What's the limit?