นักพัฒนาสร้างภาษาโปรแกรม Forth ด้วย Go และ C เผยความแตกต่างสำคัญระหว่างแนวทางทั้งสอง

การเดินทางของนักพัฒนาคนหนึ่งในการสร้างภาษาโปรแกรม Forth ได้จุดประกายการอภิปรายเกี่ยวกับความท้าทายและการแลกเปลี่ยนของแนวทางการพัฒนาที่แตกต่างกัน หลังจากรู้จักภาษานี้มาเป็นเวลาสองทศวรรษ นักพัฒนาได้สร้างการนำไปใช้งานที่แตกต่างกันสองแบบ - หนึ่งใน Go และอีกหนึ่งใน C - ซึ่งแต่ละแบบเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกที่เป็นเอกลักษณ์เกี่ยวกับสถาปัตยกรรมของภาษา

สองระดับของความเข้าใจ Forth

โครงการพัฒนานี้เน้นย้ำถึงความแตกต่างที่สำคัญในการเข้าถึง Forth ในระดับผู้ใช้ Forth ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือที่ใช้งานได้จริงสำหรับการโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์และการเขียนสคริปต์ อย่างไรก็ตาม ในระดับแฮกเกอร์เผยให้เห็นพลังที่แท้จริงของ Forth - ความสามารถในการนำโครงสร้างการควบคุมการไหลอย่าง IF...THEN มาใช้งานโดยตรงภายในภาษาเอง ทำให้เป็นพลเมืองชั้นหนึ่งควบคู่ไปกับการดำเนินการที่มีอยู่แล้ว

การนำไปใช้งานใน Go ใช้แนวทางที่ไม่เป็นไปตามแบบแผน โดยเก็บคำจำกัดความของคำเป็นสตริงแทนที่จะเป็นโค้ดที่คอมไพล์แล้ว แม้ว่าจะสร้างตัวแปลที่ใช้งานได้เหมาะสำหรับงานโปรแกรมพื้นฐาน แต่ก็จำกัดความสามารถของระบบโดยพื้นฐาน ภาษาโฮสต์ยังคงควบคุมอย่างสมบูรณ์ ป้องกันไม่ให้ผู้ใช้นำโครงสร้างการควบคุมของตนเองมาใช้ใน Forth

ลักษณะเฉพาะของภาษา Forth

• ภาษาแบบ Concatenative: รูปแบบการเขียนโปรแกรม point-free ที่ฟังก์ชันต่างๆ สามารถรวมกันได้อย่างเป็นธรรมชาติ
• ใช้ Stack เป็นฐาน: การดำเนินการทั้งหมดทำงานร่วมกับพารามิเตอร์ stack แบบโดยนัย
• โค้ดแบบ Threaded: คำสั่งต่างๆ เชื่อมโยงกันเหมือนด้ายในการเย็บผ้า
• สามารถปรับเปลี่ยนตัวเองได้: สามารถนิยามโครงสร้างการควบคุมของตัวเองใหม่ได้
• ไวยากรณ์ที่เรียบง่าย: มีโครงสร้างภาษาน้อยมาก แต่สามารถขยายได้สูง
• เน้น REPL: ออกแบบมาสำหรับการเขียนโปรแกรมแบบโต้ตอบและควบคุมฮาร์ดแวร์

ความท้าทายของการพัฒนาแบบคลาสสิก

การอภิปรายในชุมชนเผยให้เห็นว่าการพัฒนา Forth อย่างถูกต้องต้องปฏิบัติตามหลักการสถาปัตยกรรมดั้งเดิม ภาษาต้องการโครงสร้างดิกชันนารีแบบเชื่อมโยงที่โค้ดและข้อมูลใช้พื้นที่หน่วยความจำเดียวกัน สิ่งนี้ช่วยให้ Forth สามารถบูตสแตรปตัวเอง โดยมีส่วนใหญ่ของภาษาถูกพัฒนาใน Forth แทนที่จะเป็นภาษาโฮสต์

การพัฒนาของเขา แม้ว่าจะใช้งานได้สำหรับกรณีการใช้งานของเขา แต่จริงๆ แล้วค่อนข้างห่างไกลจากต้นฉบับ การนำไปใช้งาน Forth เริ่มต้นส่วนใหญ่จะล้มเหลว เนื่องจากพวกเขาคาดหวังให้ฮีปและสแตกทำงานในลักษณะที่แน่นอน

การนำไปใช้งานใน C แก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้โดยปฏิบัติตามแนวทางแบบเธรดแบบดั้งเดิม ทำให้สามารถใช้ความสามารถทั้งหมดของ Forth รวมถึงการแก้ไขตัวเองและความหมายการคอมไพล์แบบกำหนดเอง

การเปรียบเทียบการใช้งาน

ความกังวลเรื่องความสามารถในการอ่านและการจัดการสแตก

การอภิปรายยังสัมผัสถึงความท้าทายพื้นฐานของ Forth ในเรื่องความสามารถในการอ่าน แบบจำลองการเขียนโปรแกรมแบบสแตก แม้ว่าจะสง่างามสำหรับแอปพลิเคชันบางอย่าง แต่ต้องการการติดตามทางจิตใจอย่างกว้างขวางของการไหลของข้อมูล แม้แต่การดำเนินการง่ายๆ ก็สามารถกลายเป็นลำดับที่ซับซ้อนของการจัดการสแตกที่ยากต่อการติดตามโดยไม่มีความคิดเห็นโดยละเอียด

อย่างไรก็ตาม โปรแกรมเมอร์ Forth ที่มีประสบการณ์โต้แย้งว่าการแยกส่วนและการตั้งชื่อที่เหมาะสมสามารถลดปัญหาเหล่านี้ได้ ภาษาสนับสนุนให้แบ่งการดำเนินการที่ซับซ้อนออกเป็นคำเล็กๆ ที่มีชื่อดีซึ่งลดการจัดการสแตกให้น้อยที่สุด

ความเกี่ยวข้องสมัยใหม่และการประยุกต์ใช้

แม้จะมีอายุมาก แต่ Forth ยังคงพบการประยุกต์ใช้ในระบบฝังตัวและเฟิร์มแวร์ Open Firmware ที่ใช้ใน PowerPC Mac และระบบอื่นๆ อาศัย FCode - ภาษาถิ่นของ Forth สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าแม้ว่า Forth อาจดูเก่าแก่ แต่ยังคงมีจุดประสงค์ที่ใช้งานได้จริงในโครงสร้างพื้นฐานคอมพิวเตอร์สมัยใหม่

โครงการพัฒนาทำหน้าที่เป็นแบบฝึกหัดเชิงการศึกษา เสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเครื่องสแตก การแปลความหมายเทียบกับการคอมไพล์ และการผสมผสานระดับนามธรรม สำหรับนักพัฒนาที่สนใจการพัฒนาภาษา Forth ให้ความท้าทายที่เข้าถึงได้อย่างเป็นเอกลักษณ์แต่ซับซ้อนที่เผยให้เห็นหลักการพื้นฐานของการออกแบบภาษาคอมพิวเตอร์

อ้างอิง: Implementing Forth in Go and C