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Programmation Forth vous présente les systèmes modernes Forth. En 1994, le standard ANS Forth a été publié et a déclenché une vague de créativité parmi les auteurs de compilateurs Forth. Parce que la norme ANS, contrairement à la précédente norme informelle Forth-83, évite de spécifier les détails de mise en œuvre, les implémenteurs ont pleinement profité. Le résultat a été ce que j'ai choisi d'appeler les Forth modernes, qui sont disponibles à partir d'une gamme de sources à la fois commerciales et open-source.

Histoire du langage Forth

Forth est un membre de la classe des langages interactifs extensibles, qui inclut des implémentations classiques de Smalltalk. Extensible signifie qu'il n'y a aucune distinction entre les mots-clés (mots-clés) et les routines que vous écrivez. Une fois qu'une nouvelle définition a été compilée, même à partir du clavier, elle est immédiatement disponible pour vous. Interactive signifie que vous pouvez parler avec votre clavier.

Forth est un genre différent de langage informatique. Le code Forth est facile à déboguer car Forth est interactif, rapide car Forth est compilé et puissant car il est extensible. Forth est une langue avec un style défini.

Forth a été développé par Charles (Chuck) Moore au début des années 1960. Le travail de Moore avec les ordinateurs du MIT et du Stanford Linear Accelerator Centre l'a laissé insatisfait. Le temps nécessaire à l'édition, à la compilation et à l'exécution d'un programme utilisant la génération actuelle des compilateurs ALGOL et FORTRAN était trop lent. Sa solution était d'écrire un simple interpréteur de texte dans ALGOL qui lisait en mots (tous les caractères imprimables sauf l'espace) et effectuait les actions qui leur étaient associées. Les mots étaient soit primaires (c'est-à-dire "compris" par l'interprète) soit secondaires (c'est-à-dire définis en termes d'autres mots).

Après son succès initial avec un interprète basé à ALGOL au MIT et à Stanford, Moore a continué à travailler avec l'équipement de Burroughs. Ce matériel était fortement orienté autour d'une pile. Cela a influencé le développement ultérieur de Forth.

Les implémentations ont été écrites dans BALGOL, COBOL et SBOL (le langage de programmation de Burroughs Systems). Ceux-ci ont fourni des mots de manipulation pour la pile: DROP, DUP, SWAP, etc. qui se trouvent encore dans les systèmes modernes Forth. Le premier vrai système Forth qui ressemblait à ce que nous percevons maintenant comme Forth a ensuite été créé par Moore sur un IBM 1130. La taille des mots de cette machine limitait les utilisateurs à des noms ne dépassant pas cinq caractères. Sans cette limitation d'IBM, le nom «Forth» aurait été «Quatrième» - pour le langage de quatrième génération. La première application Forth était un programme d'acquisition de données de radio-télescope écrit pour un Honeywell H316 à l'Observatoire national de radioastronomie. Cette implémentation de Forth a utilisé un dictionnaire pour stocker les mots définis par l'utilisateur.

Ecrire un programme en Forth

Forth prend souvent un peu plus de temps à apprendre que d'autres langues. Tout comme les langues parlées, il y a beaucoup de mots à apprendre avant de pouvoir bien l'utiliser. Dans le langage courant, ce qu'on appelle des fonctions, des procédures ou des sous-programmes dans d'autres langues sont appelés mots. Forth est une langue dans laquelle très peu vous est caché. Presque chaque mot que nous avons utilisé en cours de route vers une autre fonction a un nom et est documenté dans un glossaire.


En raison de cette ouverture, il y a beaucoup de mots dans le dictionnaire (tapez WORDS pour les voir). Les fonctions dans Forth sont appelées mots dans le jargon Forth. Ces mots sont stockés en tant que dictionnaire, et le groupe de mots formant votre domaine d'intérêt - le contexte dans lequel vous travaillez - est connu comme un vocabulaire. Par exemple, les mots utilisés pour définir l'assembleur sont souvent conservés dans un vocabulaire appelé ASSEMBLER. Comme dans tous les langages informatiques, il existe un jargon à Forth. Dans ce cas, le jargon est un langage technique, et sert d'ensemble d'outils de communication afin que nous puissions expliquer nos idées les uns aux autres sans être embourbé dans les minuties. Persévérez, Forth vaut non seulement l'effort, mais est un outil de productivité spectaculaire dans de bonnes mains.

Le package d'exécution Forth est en fait une combinaison compacte d'interpréteur, de compilateur et d'outils. Une commande ou une séquence de commandes (mots) peut être exécutée directement à partir du clavier, ou chargée à partir de la mémoire de masse comme si elle provenait du clavier. Dans les versions hébergées de Forth (et de certains systèmes embarqués), vous pouvez également prendre des entrées à partir d'un fichier texte de système d'exploitation normal, créé par un éditeur normal (éditeur non-Forth). Les programmes dans Forth sont compilés à partir de combinaisons de mots existants (déjà dans le dictionnaire), de nouveaux mots tels que définis par l'utilisateur et de structures de contrôle telles que IF ... ELSE ... THEN ou DO ... LOOP. Souvent, de nouveaux mots sont développés interactivement sur le terminal avant que la version finale (et testée) ne soit saisie à l'aide de l'éditeur et sauvegardée sur le disque, où elle peut être appelée depuis le clavier ou utilisée par un autre programme. Si vous enseignez vous-même, préparez tous vos livres devant le terminal et essayez les choses au fur et à mesure.

La beauté et la puissance de Forth réside dans l'interactivité, l'extensibilité et la flexibilité. Les nouveaux mots peuvent être ajoutés au niveau haut ou bas (assembleur). Forth est l'un des très rares langages qui peuvent définir une structure de données et comment elle est utilisée dans une seule définition. Cette capacité à créer de nouveaux mots appelés mots de définition, qui peuvent ajouter de nouvelles classes d'opérateurs à la langue, est l'une des clés de la puissance extraordinaire de Forth dans les mains d'un programmeur expérimenté. Un mauvais programmeur Forth est tout aussi désastreux que dans n'importe quel autre langage.

Si votre expérience de la programmation a été dans des langages traditionnellement organisés tels que C ou BASIC, vous trouverez des programmes de lecture et d'écriture dans Forth un peu bizarre au début. La patience apporte de riches récompenses. Forth devient beaucoup plus facile à comprendre une fois que vous avez maîtrisé quelques idées et joué avec la langue. Parmi les aides les plus importantes à l'utilisation de Forth figure le choix des noms de mots. Pensez au nom d'un mot à l'avance. Les poètes font de bons programmeurs de Forth. Les verbes, les noms et les adjectifs ont tous leur place dans un bon style de programmation. Un bon choix de noms de mots conduit à un code très lisible, tout comme l'utilisation de l'espace blanc dans le code source. Vous pouvez utiliser n'importe quel caractère dans un nom de mot - l'utilisation de ceux qui sont imprimables est raisonnable. Les noms de mots peuvent comporter jusqu'à 31 caractères (plus dans certaines implémentations) et tous les caractères sont significatifs.

Les programmes Forth gardent la plupart de leurs variables de travail sur la pile, plutôt que dans des variables nommées, donc la lecture de certaines sections de code peut être un peu ahurissante - même pour les expérimentés. Le secret est de garder les définitions courtes et simples. Les programmeurs fainéants font souvent de bons programmeurs parce qu'ils se facilitent la vie - et une partie de la vie facile est de s'assurer que vous pouvez déterminer ce que le code est en train de faire dans un an.

Le langage se prête bien au codage ascendant. Comme le choix des noms de mots, cela peut être une épée à double tranchant. Il n'y a pas de substitut à une bonne conception globale du programme, qui ne peut être effectuée correctement que de haut en bas. La conception et le codage ascendants sont cependant excellents pour explorer les rouages ​​des techniques, des algorithmes et des interfaces de bas niveau. La capacité à créer, tester et produire de manière interactive le code de travail au début du cycle de développement est inestimable. Un code de travail précoce vous aide également à garder votre patron à l'écart, et permet aux clients de faire des réactions raisonnables et de découvrir les erreurs de spécification avant qu'il ne soit trop tard. Utilisée avec soin, cette fonction peut vous faire gagner beaucoup de temps.

Le codage ascendant présente un avantage supplémentaire en ce qu'il est facile à tester avec l'interpréteur Forth. Puisque vous ne pouvez pas utiliser un mot tant que tous ses composants n'ont pas été définis, il vous suffit de tester une application dans l'ordre du code source. Chaque composant que vous testez est ensuite basé sur du code précédemment testé. C'est une stratégie beaucoup plus fiable que le test en exécutant l'application terminée.

Vous pouvez trouver utile d'étudier le code source des programmes fournis dans les fichiers avec votre guide de style. Le style est celui que nous utilisons et a évolué au fil des années, plutôt que par des arguments théoriques. Nous le trouvons utilisable à la fois par les auteurs et par ceux qui doivent lire le code des autres. Lisez la documentation du glossaire et passez un peu de temps à essayer les fonctions et à observer leur action sur la pile.

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