Publico esta referencia rápida para FORTH que me compartió mi amigo ~anthk ##referencia de Javier Gil, todos los derechos reservados +-------------------------------------------------------+ | Nota: Este peque~no documento no es un tutor de | | Forth, sino un resumen personal para una exposicion. | | Para una exposicion detallada, con ejemplos y | | explicaciones claras, veanse las referencias que | | cito al final, y especialmente el libro "Starting | | Forth", de Leo Brodie. Para aspectos mas avanzados, | | "Thinking Forth", del mismo autor. Ademas de estas | | dos referencias clave, existen otras muchas en la | | red. | +-------------------------------------------------------+ FILOSOFIA SUBYACENTE ==================== Hay mas de una forma de resolver los problemas, pero hay problemas que pueden evitarse. En la filosofia que mueve al dise~no de sistemas y programas Forth la idea clave es la simplicidad, en sus dos vertientes: no resuelvas problemas que pueden evitarse y, cuando el problema sea inevitable, busca la solucion mas sencilla posible. Reflexiones sobre la programacion predominante y la alternativa que propone Forth pueden encontrarse en el excelente articulo "Low fat computing", de Jeff Fox, pero especialmente "Introduction to thoughtful programming and the Forth philosophy", de Michael Misamore. 0.- ARITMETICA Y LOGICA ======================= + - * / \ aritmetica basica mod \ resto /mod \ resto y cociente 1+ 1- abs max min neg */ \ ( n1 n2 n3 -- n1 n2 * n3 / ) */mod \ ( n1 n2 n3 -- n1 n2 * n3 /mod ) = > >= < <= 0= 0> 0< 0<> and or xor not lshift rshift invert 1.- OPERACIONES SOBRE LA PILA ============================= dup swap drop rot nip over tuck -rot 2dup 2swap --- ---- ---- --- --- ---- ---- ---- ---- ----- 2 3 2 4 2 3 1 3 3 3 3 2 3 2 1 3 1 1 2 1 2 2 3 2 3 2 2 2 3 2 1 2 2 2 4 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 3 : rot >r swap r> swap ; : -rot swap >r swap r> ; : nip swap drop ; : over >r dup r> swap ; : tuck dup >r swap r> ; : -rot rot rot ; : 2dup over over ; : 2swap >r -rot r> -rot ; Ejemplos: (a b -- (a+b)(a-b)) 2dup + -rot - * (a b -- (a+b)^2(a-b)) 2dup + dup * -rot - * (a b -- (a-1)(b+1)) 1+ swap 1- * (a b -- (a+5)/(b-6)) 6 - swap 5 + swap / (a b -- (a+9)(a-b^2)) 2dup dup * - nip swap 9 + swap / (a b c -- b^2-4*a*c)) swap dup * >r 4 * * r> swap - (x -- 1+x+x^2) dup dup * 1 + + (x -- 1+x^2/2-x^4/24) dup 2dup 2dup * * * 24 / >r * 2 / 1 + r> negate + (a+b)(a-b) a b + a b - * (a+b)^2(a-b) a b + a b + * a b - * (a-1)(a+1) a 1- a 1+ * (a+5)/(b-6) a 5 + b 6 - / (a+9)(a-b^2) a 9 + a b b * - * b^2 -4*a*c b b * 4 a c * * - 1+x+x^2 1 x x x * + + 1+x^2/2-x^4/24 1 x x * 2 / + x x x x * * * 24 / + 2.- EXTENDER VOCABULARIO ======================== : ; : cuadrado dup * ; \ calcula cuadrado : mensaje ." Hola aprendiz de Forth" ; \ emite mensaje : suma_n 0 swap 0 ?do I + loop ; \ suma 0+1+2+3+...+(n-1) 2.- BUCLES Y CONDICIONALES ========================== do ... loop ?do ... loop do | ?do ... +loop if ... else ... then begin ... again begin ... until begin ... while ... repeat exit \ sale de la palabra en curso leave \ sale del bucle actual unloop exit \ sale del bucle y la definicion actual 3.- DECLARACION VARIABLES Y CONSTANTES ====================================== variable constant 4.- RESERVAR Y USAR MEMORIA =========================== Crear ----- create allot ej. create vector 10 cells allot create cadena 20 chars allot Almacenar --------- ! ej. 10 vector 7 cells + ! 32 cadena 0 chars + ! Acceder ------- @ ej. vector 0 cells + @ cadena 3 chars + @ Crear series de constantes -------------------------- create , , ... , ej. create valores 1 , 2 , 45 , 7 , 5.- ENTRADA Y SALIDA ==================== emit \ imprime caracter; ej. 65 emit char emit \ imprime caracter; ej. char a emit [char] \ caracter a pila desde definicion . .r ." cadena literal" .( ) key \ lee de teclado page \ limpia pantalla at-xy \ posiciona cursor ms \ espera milisegundos space \ imprime espacio spaces \ imprime espacios base, decimal, hex dump 6.- PILA DE RETORNO =================== >r r> r@ 2>r 2r> 2r@ 7.- CARACTERES ============== c, \ create trio char a c, char b c, char c c, c@ \ trio c@ emit trio 1+ c@ emit trio 2 + c@ emit c! \ create cadena 20 chars allot chars \ cadena 12 + X c! 8.- CADENAS =========== S" texto" ( -- direccion longitud ) \ constante de cadena type ( direccion longitud -- ) \ imprime cadena move ( origen destino n -- ) \ mueve n bytes de origen a destino accept ( direccion u -- n ) \ toma de tecla hasta u caracteres \ y los deja en la direccion indicada \ y en la pila el numero de bytes \ introducidos 9.- CREATE...DOES>, la perla de Forth ===================================== : palabra-definicion create does>

son las operaciones que se realizan en tiempo de creacion, mientras que son las acciones que se realizan en tiempo de ejecucion. De esta forma pueden crearse tipos de datos de una forma especifica y definir tambien la forma en que se comportaran. Conceptualmente, es parecido a la definicion de objetos en lenguajes OO. Por ejemplo, una definicion de VARIABLE que cree una entrada y la inicie con valor 0 puede ser : VARIABLE CREATE 0 , DOES> ; VARIABLE LV Otros ejemplos : CHARACTERS CREATE DUP , ALLOT DOES> CELL+ SWAP @ ; 20 CHARACTERS MANGO : STRING CREATE ALLOT DOES> + ; 20 STRING REM Este ultimo ejemplo es interesante. En tiempo de ejecucion, DOES> coloca en la pila la direccion de REM, de manera que la frase 6 REM c@ trae a la pila el elemento 6 de la cadena 10.- MISCELANEA =============== ['] dentro de una definicion compila la direccion de la siguiente palabra que se encuentre <# inicia el proceso de conversion numerica de un entero doble #> termina el proceso de conversion de un entero doble, y deja en la pila los argumentos que precisa TYPE # genera un digito en el proceso de conversion #S genera el resto de digitos que queden [CHAR] x pone en la pila el codigo ASCII del caracter x HOLD inserta el codigo ASCII en la cadena donde se esta guardando la conversion numerica ej.: para dividir dos enteros e imprimir el resultado con tres cifras decimales: : div swap 1000 * swap / ; : print# <# # # # [CHAR] , HOLD #S #> type ; 11.- NUMEROS GRANDES, Y SIN SIGNO ================================= u indica numeros sin signo ud indica numeros sin signo de longitud doble Para operaciones con numeros sin signo: U. UM* (u1 u2 -- ud) UM/MOD (ud u1 -- u2 u3) U< (u1 u2 -- f) Los enteros de longitud doble se reconocen porque incorporan algun '.', p. ej. 2.000.000 D.R D+ D- DNEGATE DMAX DMIN D= D0= D< DU< Los siguientes operadores saben como tratar cuando los operandos tienen tipos distintos M+ (d n -- d-suma) SM/REM (d n1 -- n2 n3) FM/MOD (d n1 -- n2 n3) M* (n1 n2 -- d-producto) M*/ (d +n1 n2 -- d-resultado) 12.- EL MAPA DE MEMORIA Y OTRAS INTERIORIDADES ============================================== +----------------------------+ | nucleo de forth | +----------------------------+ | variables del sistema | +----------------------------+ | definiciones cargadas | +----------------------------+ | diccionario del usuario | +------------- --------------+ | | | | v | | | +----------------------------+ | pad | +----------------------------+ | ^ | ... | ... +----------------------------+ | PILA | +----------------------------+ | tib | +----------------------------+ | v ^ | +----------------------------+ | PILA R | +----------------------------+ | variables usuario | +----------------------------+ | buffers | +----------------------------+ (*) Hay algunas variables de usuario que permiten acceder a puntos del mapa: SP0 base de la pila SP@ tope de la pila TIB buffer de entrada del terminal #TIB numero de bytes almacenados en TIB CP puntero a siguiente celda libre en el diccionario HERE primera posicion libre tras el diccionario : HERE CP @ ; PAD buffer para operaciones temporales : PAD HERE 400 + ; (*) El sistema Forth ejecuta ininterrumpidamente un bucle. Ese bucle consiste en tomar una palabra. Si se encuentra en el diccionario, la ejecuta, si no se encuentra en el diccionario, trata de convertirla en un numero. Si lo consigue, lo coloca en la pila. Si no lo consigue emite un mensaje de error. Esta operacion la realiza una palabra de Forth llamada INTERPRET, que a su vez consta de componentes menores. (*) De los componentes de INTERPRET, uno de ellos es ', que coloca en la pila la direccion del codigo de la siguiente palabra que se encuentre en la corriente de entrada, y EXECUTE, que ejecuta dicho codigo. Por ejemplo, : *2 2 * ; 3 *2 . \ estas dos frases tienen el 3 ' *2 EXECUTE . \ mismo significado, y conducen \ al mismo resultado (*) Esto puede emplearse para usar ejecucion vectorizada, que se basa en que un puntero puede guardar en distintos momentos distintas direcciones de funciones para ejecutar. : ^2 dup * ; : ^3 dup dup * * ; ' ^2 variable puntero ! puntero @ EXECUTE ' ^3 puntero ! puntero @ EXECUTE (*) ' coloca en la pila la direccion del codigo ejecutable de una palabra. Si en lugar de eso se quiere compilar esta direccion dentro de una palabra, se usa ['] (*) El diccionario se implementa como una lista simple enlazada, desde la ultima entrada hacia atras. Cada entrada del diccionario contiene - numero de bytes del nombre de la palabra - nombre de la palabra - puntero a la definicion anterior - puntero al codigo asociado a la palabra - datos El primer campo incluye un 'bit de precedencia' que indica si la palabra, en tiempo de compilacion, ha de ser ejecutada o simplemente compilada. El codigo asociado a una palabra es el mismo para todas la palabras del mismo tipo: todas las variables comparten un codigo comun, todas las constantes otro, etc. (*) La entrada de diccionario de una definicion de palabra contiene en su cuerpo las direcciones del codigo asociado a cada palabra que esta contenida en la definicion. ; compila una palabra especial, EXIT, de forma que el interprete de direcciones termina la palabra actual y busca la direccion de retorno que hubiese en la pila R. Cuando ya no hay direcciones de retorno, termina el interprete, y nos encontramos al final de la definicion de la palabra QUIT, cuya implementacion es : QUIT BEGIN (limpiar pila de retorno) (aceptar entrada) INTERPRET ." ok " CR AGAIN 14.- CONTROL DEL COMPILADOR =========================== (*) El bit de precedencia se puede activar explicitamente mediante la palabra IMMEDIATE. Por ejemplo: : di-hola ." hola" ; IMMEDIATE : saludos di-hola ." yo hablo Forth" ; Siendo di-hola una palabra con su bit de precedencia activado, cuando el compilador la encuentra en 'saludos' NO compila su direccion, sino que la ejecuta directamente. (*) Otro ejemplo es la palabra BEGIN. Esta palabra ha de encontrarse dentro de una definicion. Durante el proceso de compilacion, BEGIN se ejecuta inmediatamente, y deja en la pila la direccion HERE. Tarde o temprano, se encontrara un UNTIL o REPEAT y estas palabras tendran que encontrar de algun modo la direccion de retorno. Asi pues, BEGIN es tan simple como : BEGIN HERE ; IMMEDIATE (*) Cuando una palabra con el bit de precedencia activado se llama dentro de una definicion, se ejecuta inmediatamente y no deja rastro en la palabra que se esta compilando. Ahora bien, a veces es preciso dejar un rastro. Por ejemplo, DO tiene que dejar en la pila R un indice y un limite, ademas de dejar en la pila un HERE al que han de volver LOOP o +LOOP si es preciso. La palabra que se encarga de dejar el indice y el limite en la pila R se llama 2>R, o (DO), y como esta parte ha de ejecutarse despues, cuando se llame a la palabra compilada y con los valores que haya entonces en la pila, se identifica con otra palabra, POSTPONE, que lo unico que hace es encontrar la direccion de la siguiente palabra que encuentre. Entonces, la definicion de DO es : DO POSTPONE 2>R HERE ; IMMEDIATE POSTPONE puede verse como la palabra antagonica a IMMEDIATE. Cuando se encuentra en una definicion, compila la direccion de la siguiente palabra. La utilidad de POSTPONE implica que es necesario conocer que palabras han sido compiladas como IMMEDIATE. Ejemplo: >: hola ." hola mundo " ; immediate >: adios hola ." adios mundo" ; > hola >: adios2 postpone hola ." adios mundo" ; > hola2 (*) Cuando una palabra esta siendo compilada, las busquedas de palabras ya definidas en el diccionario comienzan con la palabra anterior a la que se esta compilando. De esta forma se evita que la definicion de una palabra que tiene el mismo nombre que otra definida anteriormente bloquee a esta ultima. Pero hay situaciones en que se requiere que la palabra en proceso de compilacion sea accesible inmediatamente. De eso se ocupa la palabra REVEAL. Por ejemplo: : ; postpone exit reveal postpone [ ; immediate exit y [ son palabras inmediatas, de forma que es preciso usar postpone para que sean compiladas. '[' sale del modo compilacion y vuelve al modo de interprete 15.- EL BUCLE DE EJECUCION, A GRANDES RASGOS ============================================ El sistema Forth ejecuta ininterrumpidamente un bucle como el siguiente: while (1){ - limpiar las pilas - aceptar una entrada - poner PC a 0 - interpretar la entrada } donde PC es un puntero a codigo en algun lugar del diccionario Respecto al ultimo punto, el interprete de la cadena de entrada, es a su vez un bucle con esta forma: while (!fin){ if (PC==0){ - obtener palabra siguiente - si es un numero, apilarlo - si es un operador, aplicarlo - si es una palabra, apuntar PC a su codigo } else { - si apunta a un literal, apilarlo y actualizar PC - si apunta a un operador, aplicarlo y actualizar PC - si es una palabra : guardar direccion de retorno : actualizar PC } } 16.- FRAGMENTOS DE FORTH ESCRITOS EN FORTH ========================================== \ la palabra ; : ; POSTPONE EXIT REVEAL POSTPONE [ ; IMMEDIATE \ la palabra DO : DO POSTPONE 2>R HERE ; IMMEDIATE \ la palabra BEGIN : BEGIN HERE ; IMMEDIATE \ el bucle principal : QUIT BEGIN (limpiar pila de retorno) (aceptar entrada) INTERPRET ." ok " CR AGAIN ; \ el interprete : INTERPRET BEGIN BL FIND IF EXECUTE ?STACK ABORT" Stack empty" ELSE NUMBER THEN AGAIN ; \ el compilador : ] BEGIN BL FIND DUP IF -1 = IF EXECUTE ?STACK ABORT" Stack empty" ELSE , THEN ELSE DROP (NUMBER) POSTPONE LITERAL THEN AGAIN ; 17.- DIRECCIONES ================ www.forth.org kristopherjohnson.net/cgi-bin/twiki/view/Main/StartingForth forth.gsfc.nasa.gov/