Раздел: Язык программирования Форт
Реализация определяющих слов
Механизм определяющих слов составляет одно из основных достоинств языка Форт, главную «находку» его создателей. С его помощью программист может вводить свои типы данных и структуры управления, задавая их внешнее синтаксическое оформление и внутреннюю семантическую реализацию. Исходный строительный материал программист может брать из сравнительно небольшого исходного запаса слов-команд языка или создавать сам.
Широкие выразительные возможности и вместе с тем компактность реализации этого механизма вытекают из того, что в его основе...
DOES
Эта команда перехода с возвратом передает управление на точку DOES, сообщив ей в качестве своего адреса возврата адрес следующей последовательности ссылок — исполняющей части определения CONST . Точка DOES кладет на стек адрес поля параметров статьи ХОР (в этот момент в рабочей ячейке W еще находится адрес поля кода статьи ХОР , загруженный туда действием NEXT) и исполняет действие CALL для исполняющей части определения CONST . Следующее исполняемое слово @ заменит на стеке адрес поля параметров статьи ХОР числом 4, скомпилированным по этому адресу,...
Встроенный ассемблер
Встроенный ассемблер позволяет программисту задавать реализацию слов непосредственно в машинном коде данной ЭВМ. Это дает ему возможность, с одной стороны, повышать быстродействие программы до максимально возможного уровня за счет перевода интенсивно используемых слов непосредственно в машинный код, а с другой — использовать особенности архитектуры данной ЭВМ и «напрямик» связываться с операционной системой и внешним окружением.
Примеры обоих случаев дает сама форт-система. Очевидно, что слова, выполняющие арифметические операции...
Вид машинной программы
Конкретный вид машинной программы зависит от архитектуры данной ЭВМ. Общим правилом является то, что этот текст представляет собой последовательность слов, которые исполняются текстовым интерпретатором, в результате чего на вершине словаря формируется соответствующий двоичный машинный код. Машинные команды записываются в естественной для Форта обратной польской форме: сначала операнды, а затем слово, обозначающее мнемонику команды.
Операнды — это слова, вычисляющие на стеке размещения операндов: номера регистров, адреса в памяти...
Работа с внешней памятью
В настоящее время в каждом языке программирования тем или иным способом решаются вопросы обмена с внешней памятью. Из-за огромного разнообразия внешних устройств и способов хранения информации «а внешних носителях единый универсальный механизм обмена отсутствует. В каждом языке определяется своя, в известной мере универсальная файловая система, которая при реализации моделируется на реальной файловой системе конкретной операционной системы.
Поскольку в язык Форт легко включать новые слова-команды, то надобность в стандартных универсальных...
Служебные слова
Пусть служебные слова RBLK A,N и WBLK A,N ->-выполняют чтение блока с указанным номером в заданную область оперативной памяти и запись из нее.
Для записи всех измененных буферов во внешнюю память служит слово SAVE-BUFFERS (сохранить буфера).
При исполнении слова SAVE-BUFFERS все буфера остаются приписанными прежним блокам. Слово FLUSH (очистить) переписывает все исправленные блоки во внешнюю память и освобождает буфера. Многие реализации имеют слово EMPTY-BUFFERS (опустошить буфера), которое освобождает буферный пул, не переписывая исправленные блоки.
Внешняя память...
Интерпретация входного потока
Собственно работа форт-системы заключается в распознавании и исполнении слов-команд, которые программист вводит с терминала. Ввод осуществляется построчно: набрав нужный текст, программист нажимает специальную управляющую клавишу, сообщая тем самым о завершении ввода. Форт-система размещает введенный текст в специальном буфере для ввода с терминала, который располагается в адресном пространстве оперативной памяти. Адрес начала этого буфера дает стандартное слово TIB (сокращение от TEXT INPUT BUFFER — буфер для ввода текста), его длина хранится...
Целевая компиляция и модель форт-системы
Решая задачу на языке Форт, программист расширяет исходный набор слов-команд форт-системы, добавляя к нему новые определения. Его конечной целью является определение некоторого «главного» слова, исполнение которого и решает поставленную задачу. Главное слово можно запустить на счет через текстовый интерпретатор форт-системы, если ввести имя слова в качестве очередной форт-команды. Во время исполнения этого слова используются ранее введенные определения вспомогательных слов и (прямо или косвенно) ряд слов исходной форт-системы.
Во многих...
Пакет целевой компиляции
В состав пакета целевой компиляции входят целевой ассемблер и целевой компилятор. Целевой ассемблер отличается от обычного встроенного ассемблера форт-системы только тем, что строит машинный код не в инструментальном адресном пространстве от текущей вершины словаря," которая дается словом HERE (здесь), а в целевом. Указатель в целевом адресном пространстве обычно обозначается словом THERE (там) внутри самого пакета, который пользуется обоими этими указателями. Для того чтобы получить целевой ассемблер из исходного инструментального, как...
Примеры программных разработок
В этой главе приведены примеры реализации отдельных программных средств — небольших удобных расширений (инфиксная форма записи, локальные переменные, конструкция «переключатель», векторное поле кода) — и целых инструментальных систем на базе языка Форт. Основное внимание уделено методологическим аспектам использования Форта как расширяемого языка. Все приведенные примеры отражают опыт использования Форта в конкретных разработках.
Средства отладки форт-программ
Программы на языке Форт — определения слов — кодируются и вводятся...
Защита от зацикливания
С помощью этого же механизма можно ввести защиту от зацикливания, например подсчитывая в точке NEXT число исполненных слов и возобновляя диалог при достижении некоторого заданного значения этого счетчика. Если данная ЭВМ имеет встроенный таймер и операционная система позволяет обрабатывать асинхронные выходы по истечении заданного интервала времени, то этот механизм можно также использовать для предохранения от зацикливания. В процедуре обработки выхода по исчерпанию временного интервала нужно подменить точку NEXT на такую, которая...
Инфиксная запись формул
Для многих программистов трудным барьером на пути к овладению языком Форт оказывается используемая в нем обратная польская форма для записи выражений. Опишем простую надстройку над языком Форт, которая позволяет записывать формулы в обычной инфиксной форме с использованием скобок. Будем по-прежнему считать все элементы такого выражения (скобки, знаки операций и элементарные термы) отдельными форт-словами и разделять их при записи пробелами. Задача состоит в том, чтобы вычисления на стеке автоматически перегруппировывались исходя из...
Признак немедленного исполнения
Переопределенные слова получают признак немедленного исполнения, чтобы описанные действия по переупорядочиванию вычислений выполнялись и во время компиляции, компилируя нужную последовательность операций. В заключение осталось переопределить круглые скобки, явно задающие порядок вычислений.
Открывающая скобка кладет на стек значение 0 — ограничитель для выталкивания операций. Закрывающая скобка выталкивает все операции до ближайшего ограничителя и удаляет его из стека. Переопределение открывающей скобки делает невозможным ее...
Локальные переменные
Стек данных как универсальное средство для передачи параметров и результатов между форт-словами имеет неоспоримые преимущества. Вместе с тем внутри определения он используется для промежуточных вычислений и размещения значений, которые в них участвуют. Это вызывает определенные трудности для доступа к такому локальному значению, поскольку его положение относительно вершины стека постоянно меняется.
Для упрощения работы желательно закрепить за локальным объектами внутри определения некоторые постоянные имена, через которые и осуществлять...
Векторное поле кода
В языке Форт с каждым словом-командой связано некоторое действие, определяющее семантику данного слова. В словарной статье, которая является внутренним представлением форт-слова, это действие задано через поле кода. В случае косвенного шитого кода оно содержит адрес машинной программы, исполнение которой и составляет действие данного слова. Эта программа образует исполняющую часть определяющего слова, через которое данное слово было создано, и параметризуется адресом поля параметров его словарной статьи.
Описанный механизм является...
Действие АДР
Нетрудно увидеть, что действие АДР совпадает со стандартным действием для переменной, состоящим в том, что адрес поля параметров кладется на стек. Определим теперь слово QUAN, используя слово ПРИСВ в качестве вспомогательного.
Создающая часть этого определения использует поле кода создаваемой статьи как рабочую ячейку, из которой сначала извлекается значение для 2CFA / засланное туда словом CREATE, и затем значение для 1CFA, которое засылается туда словом ПРИСВ . Окончательное значение в этой ячейке устанавливается словом DOES> . Описание переменной...
Выбор по целому
Выбор по целому — распространенная конструкция в языках программирования. Она является обобщением условного оператора, который осуществляет выбор между двумя последовательностями операторов— частью «то» и частью «иначе» — по логическому значению (ИСТИНА или ЛОЖЬ) условия. В конструкции выбора по целому в качестве значения условия выступает целое число, и выбор осуществляется между несколькими альтернативными ветвями, каждая из которых соответствует определенному значению условия или некоторому множеству таких значений. Как правило,...
Слова CASE (выбор) и ENDCASE (конец выбора)
Слова CASE (выбор) и ENDCASE (конец выбора) ограничивают конструкцию и обеспечивают правильную компиляцию вложенных операторов. Слово CASE , проверив, что текстовый интерпретатор находится в состоянии компиляции, сменяет глобальную переменную CSP (сокращение от CURRENT STACK POINTER — текущий указатель стека), сохраняя на стеке ее прежнее значение (слово !CSP засылает в переменную CSP адрес текущей вершины стека). Слова OF (из) и ENDOF (конец из) ограничивают отдельную ветвь. Во время работы скомпилированного определения перед началом исполнения каждой ветви на...
Динамическая идентификация
Внутренним представлением форт-слова является словарная статья, которая размещается в словаре. Через поля связи словарные статьи объединяются в цепные списки, каждый из которых также представлен как отдельный объект словарной статьей, создаваемой по слову VOCABULARY . Исполнение слова, обозначающего такой список, делает его текущим значением переменной CONTEXT , определяющей список, в котором начинается поиск каждого вводимого форт-слова.
Если слово отсутствует в этом списке, то следующим просматривается список, в который добавляются создаваемые...
Адрес поля параметров
Если это определение исполняется сразу после переменной или константы (в контексте П или К), то оно преобразует адрес поля параметров соответствующей статьи, который находится в этот момент на вершине стека, в значение данной переменной или константы. Для всех других случаев (контекст FORTH ) преобразования стека не происходит. Именно по этой причине определения ЗНАЧ в списках П и К по завершении их исполнения переключают текущий контекст на FORTH , а в списке FORTH присутствует определение ЗНАЧ с пустым действием. Последнее обстоятельство гарантирует...
Многозадачный режим
Запуская на исполнение какое-либо форт-слово, программист имеет возможность исполнить следующее только это завершении исполнения предыдущего. Если исполнение данного слова требует значительного времени счета, то длительные перерывы в диалоге создают определенное неудобство. Ввиду этого представляется весьма привлекательной идет многозадачной форт-системы, в которой программист может создавать фоновые задачи и запускать их на исполнение, не прерывая диалога. Текстовый интерпретатор такой системы, обеспечивающий диалог, является...
Уточнение варианта многозадачного режима
Дальнейшие уточнения конкретного варианта многозадачного режима зависят от многих частных причин. Для примера рассмотрим реализацию системы ПОЛИФОРТ фирмы «Форт». Эта система реализована для целого ряда ЭВМ, включая персональный компьютер ИБМ. Использованный в ней механизм переключения задач основан на кольцевом принципе: все задачи связаны в кольцо через начальную часть своей пользовательской области. Задачи, составляющие кольцо, по очереди получают центральный процессор и удерживают его до тех пор, пока не исполнят слово PAUSE (пауза)...