作者在20年前初次接触Forth语言，但未深入。2025年，在探索LLM和数学算法后，他决定编写代码，偶然发现Forth相关资源，决定实现一个Forth解释器，并计划用Go和C语言完成。

在Go和C中实现Forth语言

我第一次接触Forth语言大约是在20年前，当时在读一本关于嵌入式硬件设计的书。虽然当时我主要是为了学习硬件知识，但快速浏览了Forth章节后，我留下了“这很有趣”的印象，随后便没有再深入。在过去的二十年里，我偶尔会听到关于Forth的讨论，比如大约10到12年前，Factor语言曾短暂引起过关注。

Forth一直被我归类为“奇怪的语言”，直到今年六月，几个因素促使我决定深入研究并实现它：

1. 在2025年初，我花了很多时间探索大型语言模型（LLM）的内部机制和数学算法，之后我有了写代码的冲动。
2. 我偶然发现了Dave Gauer关于Forth的页面，以及如何实现Forth的指南。

于是，我决定实现一个Forth解释器，原因很简单：为什么不呢？

Forth的两个层次

Forth（至少是标准Forth，而非像Factor这样的衍生版本）可以看作有两个不同的层次：

1. 用户层次：你只想使用Forth来编写程序。比如你可能在启动新硬件时，发现Forth是一个有用的计算器、REPL和脚本语言。你并不关心Forth的实现细节，只想完成任务。
2. 黑客层次：你对Forth的深层机制感兴趣。比如，Forth的控制流结构（如IF...THEN或BEGIN...UNTIL）本身就是Forth的“词”（words），你可以实现自己的控制流结构，并让它们像标准结构一样无缝且高效。

goforth和ctil的实现

Forth的实现通常采用一种经典的方式，即使用链表字典，其中每个词被表示为一个“线程化”列表，用户代码可以扩展和修改这个字典。因此，Forth的大部分实现可以用Forth本身来编写。

我的第一个实现goforth尝试了一种不同的方法：纯解释器。它支持许多内置词，足以编写有用的程序，但这种方法在用户层次上是可用的，但在黑客层次上则不够，因为宿主语言（Go）的解释器控制了所有流程，无法在Forth中实现IF...THEN等结构。

为了探索Forth的深层机制，我实现了第二个版本ctil，它基于jonesforth的汇编实现，但用C语言编写。ctil允许我们用Forth本身实现大部分功能，比如变量和条件语句。

对Forth的思考

Forth在20世纪70年代的历史背景下非常有意义。它易于在汇编语言中实现，并提供了一个更高层次的语言，可以用作计算器、REPL和领域特定语言（DSL）。Forth是一种连接语言，因此本质上是无点的，这使得它在REPL风格的编程中非常有用。

然而，Forth的堆栈编程模型虽然简洁，但可读性较差，尤其是在没有详细注释的情况下。例如，Forth中的+!操作符的实现虽然功能强大，但堆栈操作非常复杂，难以理解。

总结

我的goforth项目代码已发布在GitHub上，包含两个实现和一个全面的测试框架。实现Forth是一个非常有价值的自我提升项目，它让我深入理解了堆栈机器、解释与编译的混合抽象层次。此外，从头实现编程语言本身就是一件非常有趣的事情！

评论内容总结：

1. 关于Forth在Go中的实现：

   • s-macke指出，虽然作者的实现适用于其用例，但与原始Forth有较大差异，使用了独立的Go结构，且缺乏引导机制。他提到自己通过heap []any数据结构成功实现了IF...THEN。
     • 引用：“His implementation, while working for his use cases, is actually quite far from the originals.”
     • 引用：“Well, I did it with a ... heap []any ... data structure. Works well enough.”

2. 关于Forth在C++中的实现：

   • bertili提到，Forth可以通过C++的musttail属性以延续传递风格高效实现，并推荐了相关项目。
     • 引用：“Forth can be beautifully and efficiently implemented in portable c++ using the using continuation passing style via the clang musttail attribute.”

3. 关于代码可读性和Forth的设计哲学：

   • astrobe_认为Forth的可读性争议主要源于主观性，强调Forth程序员注重简化和分解，并指出堆栈注释的重要性。他还提到Forth的命名习惯有助于理解函数参数。
     • 引用：“This a readability argument, and we know it is 90% subjective.”
     • 引用：“Compare with the '+!' proposed by the author himself - any Forth programmer instantly knows it most likely takes 2 arguments and returns nothing.”

4. 关于文章完整性和函数参数问题：

   • johnisgood认为文章似乎未完成，并提到在大型代码库中理解函数参数的困难。
     • 引用：“I feel like as if the article itself is not finished at the end.”
     • 引用：“How can you know the arity of the functions without adding explicit comments?”

总结：评论主要围绕Forth在不同语言中的实现、代码可读性、设计哲学以及函数参数理解等问题展开，观点多样且各有侧重。