Особенности языка Форт (48004)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины»





Математический факультет

Кафедра МПУ







Курсовая работа

Особенности языка Форт




Исполнитель:

Пахоменко А.К.







Гомель 2007



Содержание


Введение

1 Краткое описание языка

2 Работа со стёком данных

3 Константы, переменные и работа с памятью

4 Логические операции

5 Примеры программ

6 Организация диалога в Форте

7 Определяющие слова

Заключение



Введение


Любой язык программирования начинается с идеи определяющей его функциональную структуру, набор команд и отличительные особенности от других языков. Главная идея языка Форт - это стёковая организация памяти. Для Форта стёк, не дополнительный вид памяти, как например, для языка Паскаль, а основной. Вспомним, что стёк это что-то вроде трубы, в которую можно бросать мячики. Мячик, который брошен последним, будет вынут первым. Чтобы вынуть десятый мячик, нужно вынуть девять первых. Это может показаться несколько сложным и неэкономичным, но давайте вспомним, что существует большой класс задач, которые легко решаются с помощью рекурсивных механизмов. А рекурсия как раз и предполагает наличие стековой памяти. Конечно, организация рекурсии не достаточно веский аргумент для создания специального языка. Существуют и достаточно обычные задачи, решение которых удобно с применением стёка. Например, попробуем упорядочить массив чисел в порядке возрастания. Для этого определим каким-либо образом процедуру ротации значений стека. При выполнении этой процедуры все значения, лежащие в стеке поднимаются на одну позицию вверх, а верхний элемент занимает место нижнего (такая операция имеется в языке Форт).

Тогда, для решения задачи необходимо описать два вложенных цикл, в котором на каждом шаге будут выполнятся следующие действия:

  1. Ротация стека.

  2. Взять с вершины два значения А, В

  3. Если А>В то положить на вершину А, В Иначе положить В, А.

Примечание. Процедура ротации заключается в смещении всех элементов стёка, таким образом, что каждый элемент становится на место соседа. Например, каждый элемент занимает место предыдущего элемент, а первый становится на место последнего. Конечно, это не проще чем работа с массивами, но и не сложнее.


1. Краткое описание языка


Вычислительная модель, лежащая в основе языка Форт, состоит из адресного пространства, языка, оперативной памяти до 64 Кб, терминала и поля внешней памяти на магнитных дисках объёмом до 32 Кб блоков по 1 Кб. каждый. В пределах имеющегося адресного пространства располагаются стёк данных, словарь, буфер для ввода с терминала и буфер для обмена с внешней памятью. Примечание. Описанные выше ограничения по памяти не принципиальны. Просто в то время были такие машины. По меркам истории вычтехники ФОРТ достаточно старинный язык.

Стёк данных обычно располагается в старших адресах оперативной памяти и используется для передачи параметров и результатов между исполняемыми словами. Его элементами являются двухбайтные значения, которые в зависимости от ситуации могут рассматриваться различным образом: как целые числа со знаком в диапазоне от -32768 до +32767, как адреса оперативной памяти в диапазоне от 0 до 65535, как коды литер для обмена с терминалом, как номера блоков внешней памяти в диапазоне от 0 до 32767 или просто как 16-ти разрядные двоичные значения. В процессе исполнения слов значения перемещаются на стёк и снимаются с него. Переполнение и исчерпание стёка, как правило, не проверяется; его максимальный объём устанавливается реализацией. Стандарт предусматривает, что стёк растёт в сторону убывания адресов.

Примечание. Обратите внимание, что стёк имеет свое расположение в ОЗУ. Это означает, что не все ОЗУ есть стёк. Часть ОЗУ выделяется под различные системные потребности, и часть ОЗУ представляет собой обычную статическую память, в которой можно хранить обычные переменные. Для стековых данных понятие переменной отсутствует. Есть только понятие слова, которое может оказаться как командой, так и словом данных. Начальную часть адресного пространства обычно занимает словарь - хранилище слов и данных. По мере расширения исходного набора слов словарь растёт в сторону увеличения адресов. Специальные слова из обязательного набора позволяют управлять вершиной словаря - поднимать и опускать её.

Примечание. Поясню термин "словарь". Любой язык имеет возможности создавать подпрограммы, процедуры, функции, модули, переменные, константы и т.д. Любой из этих объектов характеризуется значением и именем. То есть, любой язык предполагает, что в процессе работы программист может создать новый объект языка имени для которого нет в языке. Вот СЛОВАРЬ Форта и занимается хранением таких новых имён.


2 Работа со стёком данных


Команды обработки стёка


  • DUP - дублирует верхнее значение стёка и добавляет его копию на вершину.

  • DROP - убирает верхнее значение стёка

  • OVER - дублирует значение, лежащее на стёке непосредственно под верхним.

  • ROT - переставляет по часовой стрелке три верхних значения стёка.

  • SWAP - меняет местами два верхних значения стёка.

  • PICK N - дублирует N-ый элемент стёка.

  • ROLL N - прокручивает по часовой стрелке N верхних элементов стёка.

Чтобы увидеть верхнее значение стёка используется точка, которая снимает значение в вершины стека и печатает его на терминале как целое число в свободном формате (т.е. без ведущих нулей и со знаком минус, если число отрицательно). Вслед за последней цифрой числа слово-точка выводит один пробел, чтобы выводимые подряд числа не сливались в сплошной ряд цифр.

Арифметические операции

  • + сложение

  • - вычитание

  • * умножение

  • / деление

  • mod остаток от деления

  • abs абсолютная величина числа

  • negate значение с обратным знаком.

Использование стёка для хранения промежуточных значений приводит к так называемой "обратной польской записи" - одному из способов бесскобочной записи арифметических выражений, подразумевающему постановку знака операции после операндов. Например, выражение (А/В + С) * (D * E - F * (G - H)) записывается следующим образом A B/C+D E * F G H - *-*.

Наряду с описанной выше 16-ти разрядной арифметикой, язык Форт имеет полный набор средств для работы с 32 - разрядными целыми числами через стандартное расширение двойной точности. Внутренним представлением таких чисел является 32 - разрядный двоичный дополнительный код, представляющий их как числа со знаком в диапазоне от -2147483648 до +2147483647 или как числа без знака в диапазоне от 0 до 4294967295. При размещении в стёке число двойной точности занимает два элемента: верхний - старшая половина, предыдущий - младшая. Такое расположение делает простым переход от двойной точности к обычной. Расширение двойных чисел включает слова, работающие с одинарной точностью к которым добавляется цифра два: 2DROP, 2DUP и т.д. Примечание. Из сказанного выше ясно, почему в языке в принципе можно обойтись без констант и переменных. Дело в том, что программист нуждаётся в механизме обозначения используемых величин. Выдача имён переменным и константам просто один из возможных механизмов такого обозначения. Форт, тоже даёт такой механизм. Каждый элемент обозначается просто номером своего расположения в стеке. Здесь, однако, есть небольшое неудобство. А именно проблема добраться до часто используемой величиной можно только перебрав все значения стека, а это может замедлять процесс работы программы и усложнять её логику. Поэтому Форт все-таки предоставляет и механизм создания обычных переменных.


3. Константы, переменные и работа с памятью


Программисту часто бывает удобно работать не с анонимными значениями, а с именованными. По аналогии с другими языками эти средства называются константами и переменными. Слово CONSTANT А работает следующим образом. Со стёка снимается верхнее значение, а из входного текста выбирается очередное слово и запоминается в словаре как новое очередное слово и запоминается в словаре как новая команда. Её действие состоит в следующем: поместить на стёк значение А, снятое со стёка в момент её определения. Например, 4 CONSTANT XOP. В дальнейшем при исполнении слова XOP число 4 будет положено на стёк.

Слово VARIABLE A резервирует в словаре два байта, а из входного потока выбирает очередное слово и вносит его в словарь как новую команду, которая кладёт на стёк адрес зарезервированной двухбайтной области. Можно сказать, что переменная работает как константа, значением которой является адрес зарезервированной двухбайтной области. Работа с переменной помимо получения её адреса состоит в получении текущего значения и присваивании нового. Для этого язык Форт имеет следующие слова: @ и !.

Слово @ (читается "разыменовать") снимает со стёка значение и, рассматривая его как адрес области оперативной памяти, кладёт на стёк двухбайтное значение, находящееся по этому адресу. Обратное действие выполняет слово ! (восклицательный знак, читается "присвоить"), которое снимает со стёка два значения и, рассматривая верхнее как адрес области оперативной памяти, засылает по нему второе снятое значение. Эти слова можно использовать не только для переменных, но и для любых адресов оперативной памяти. Следующий протокол работы показывает порядок использования переменной в сочетании с этими словами:


Случайные файлы

Файл
RPZ.doc
Тряпки П-3.doc
114415.rtf
kursovik.doc
12188.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.