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文章摘要

这篇文章讲述了作者探索Forth编程语言的历程，将其置于计算机历史背景下。Forth由Charles H. Moore设计，以追求简洁著称。作者回忆了90年代在Usenet新闻组讨论编程语言的经历，表达了对Forth语言特性的兴趣，并分享了自己整理的相关资料和演讲内容。

文章总结

《Forth：自编程的编程语言》

作者：Dave Gauer
发布日期：2025年7月28日

内容概述：
本文通过作者探索Forth语言的历程，揭示了这门由Charles H. Moore创造的编程语言的独特魅力和历史背景。Forth以其极简主义、自包含性和高度灵活性著称，被誉为“能自我编写的语言”。

Forth的传奇起源

诞生背景：1958年，Chuck Moore在史密森天体物理观测站为IBM 704编写程序时，因厌倦漫长的编译等待，开发了一个交互式解释器，这成为Forth的雏形。
演进历程：从1960年代在斯坦福大学的Burroughs B5500计算机上扩展栈和流程控制，到1970年代在Mohasco公司的IBM 1130上正式命名“Forth”（因文件名限制为5字符），语言逐步成熟。
核心哲学：Moore厌恶复杂性，追求硬件友好和极简设计，拒绝专利化和标准化，认为语言应随需求自由演化。

Forth的三大特性

后缀表示法（RPN）
- 如 3 4 + 替代 3 + 4，无需括号即可明确运算顺序，源自早期计算器HP-35的设计。
- 示例：(3 * 4) + (5 * 6) 在Forth中写作 3 4 * 5 6 * + .，结果42。
基于栈的操作
- 数据通过栈隐式传递，避免命名中间变量。例如：
  8 7 → 栈：[8, 7] SWAP → 栈：[7, 8] DUP → 栈：[7, 8, 8]
- 指令如DUP（复制栈顶）、DROP（丢弃栈顶）仅需1-3条机器指令。
串联式编程（Concatenative）
- 通过组合函数（“词”）构建程序，如 CAKE DUP HAVE EAT 模仿自然语言逻辑。
- 对比传统风格：eat(bake(mix(ingredients))) → Forth风格：ingredients mix bake eat。

Forth的自举与元编程

自包含性：用少量汇编实现基础词（如SWAP、DUP），其余功能通过Forth自身定义。例如：
: DOUBLE DUP + ; \ 定义新词DOUBLE : QUAD DOUBLE DOUBLE ;
控制结构即代码：IF...THEN和注释( )均用Forth定义，语言无内置语法：
: IF IMMEDIATE ' 0BRANCH , HERE @ 0 , ; : ( IMMEDIATE 1 BEGIN KEY DUP '(' = IF DROP 1+ ELSE ')' = IF 1- THEN THEN DUP 0= UNTIL DROP ;

硬件与太空应用

专用处理器：Harris RTX2010等芯片直接执行Forth指令，用于罗塞塔号彗星探测器的Philae着陆器控制系统。
NASA案例：航天飞机机器人臂模拟器由单人5周内用Forth开发；SMDOS系统在任务中实时调试，挽救硬件故障。
低功耗设计：GreenArrays的144核芯片每核空闲功耗仅100纳瓦，体现Forth的能效优势。

Forth的启示

简单≠容易：Forth的极简性要求开发者深入理解问题，但换来无与伦比的灵活性和机器亲和力。
语言即工具：鼓励开发者根据需求定制语言，如Moore后期设计的ColorForth用颜色替代标点符号。
未来潜力：在物联网、边缘计算等低功耗场景中，Forth的轻量级和实时性可能重新焕发活力。

魔法时刻：重定义数字4为12，展示Forth的元编程能力：
: 4 12 ; ." The value of 4 is " 4 . CR → 输出：The value of 4 is 12

（全文保留关键细节，删减了部分历史轶事和硬件图片描述，聚焦语言特性和核心思想。）

评论总结

以下是评论内容的总结：

关于Forth语言的评价
- 正面评价：多位评论者认为Forth语言强大且独特，能够深入理解计算机底层原理。
  - "This is, I think, the best overview of Forth, and computing as a whole, that I've ever seen."（kragen）
  - "Forth has been a peripheral fascination of mine for about a decade, just because it seems to do well at nearly every level of the software stack."（tombert）
- 负面评价：Forth被认为过于晦涩难懂，不易上手。
  - "Forth is simple but not easy."（nakamoto_damacy）
  - "I've never actually done any Forth, though, just because it's a bit arcane compared to the C-inspired stuff that took over."（tombert）
与其他语言的比较
- 一些评论者提到Forth与Lisp、SmallTalk等语言的相似性，认为这些语言虽然强大但未能普及。
  - "Why is it that languages like this don't scale? It's not the first time I see a powerful language that got forgotten. Other examples include SmallTalk and Common Lisp."（behnamoh）
- 也有评论者推荐Factor作为Forth的替代品，认为它更易用。
  - "Factor is most or all of the good stuff about Forth designed in a way that's much easier to do things with."（rpcope1）
个人经历与情感
- 多位评论者分享了与Forth相关的个人经历，表达了对这种语言的喜爱或好奇。
  - "As a child, I really was amused by the demo of GraFORTH on Apple ][, which included 3D wireframe animations, which at the time were magical."（nikolay）
  - "I've had a soft spot for Forth and am toying with a silly Forth-like interpreter for web programming ... if not for actual use, at least for some fun time."（sriku）
技术探讨
- 评论中涉及对Forth语言特性的讨论，例如命名和作用域问题。
  - "what does naming intermediate values in forth look like? Is there even a naming scope that would allow for me to give values names in case I don't want to get entirely lost in the sauce?"（rtpg）
- 也有评论者提到对lambda演算的兴趣，认为它是编程语言的通用基础。
  - "I found that what I a really long for is just (untyped) lambda calculus (as a universal language)."（js8）

总结：评论者对Forth语言的评价褒贬不一，既有对其强大功能的赞赏，也有对其晦涩难懂的批评。同时，评论中也涉及与其他语言的比较、个人经历分享以及技术探讨。

Forth：自我编写的编程语言 -- Forth: The programming language that writes itself