60 11 /Mod swap drop

Выполнение комбинации слов SWAP DROP приводит к выталкива- нию из стека его второго элемента, поэтому данную комбинацию целесообразно оформить как новое слово Форта:

: NIP SWAP DROP ;

В дальнейшем мы будем использовать это новое слово, хотя оно и не относится к числу стандартных. Определив слово NIP, мы тем самым расширили множество слов, которые можно применять при составлении программ.

До сих пор мы имели дело со словами, которые обращаются к двум верхним элементам стека. Рассмотрим теперь слова, которые выполняют действия с тремя верхними элементами (в словах PICK и ROLL количество аргументов не ограничивается). Слово ROT передвигает третий элемент на вершину стека, т.е. производит ротацию или циклическую перестановку трех верхних элементов:

ROT (n1 n2 nЗ ==>n2 nЗ n1)

Перестановка nl на вершину

стека.

Действие, обратное этому, выполняется словом -ROT:

-ROT (n1 n2 n3 ==> nЗ n1 n2)

Перемещение верхнего элемента на третье место в стеке.

Наконец, иногда может оказаться полезной условная операция над стеком:

?DUP (n1 ==> n1| n1 )

Создание копии верхнего элемента стека, если им является не ноль.

ДОСТУП К ДАННЫМ

Для чтения и записи (т.е. выборки и запоминания) данных в памяти компьютера необходимы слова, реализующие операции до- ступа к ней. Форт предоставляет возможность обращаться к памя- ти, используя непосредственно внутренние адреса, аналогично операторам РЕЕК и РОКЕ в Бейсике. Для доступа к данным, в частности к переменным, используются слова, которые считывают и запоминают их значения. Первое из них имеет такой синтаксис:

Заносит на стек число, нахо- дящееся в памяти по адресу addr (произносится "разыменовать").

@ ( addr ==> п)

Синтаксис второго слова: ! ( n addr ==> )

Записывает число п в область па- мяти, начинающуюся с адреса addr (произносится "присвоить").

В 8-разрядном компьютере числа Форта занимают 16 бит и под каждое из них отводится два машинных слова. Порядок располо- жения байтов (т.е. где находятся старшие разряды числа - по адресу addr или addr+1) зависит от типа компьютера.

Введя слова доступа к памяти, можно выполнять действия с переменными. Например, для перевода чисел в шестнадцатирич- ную систему счисления необходимо переменной BASE присвоить новое значение, равное 16. Это можно сделать следующим образом:

16 Base ! ,

Однако если мы теперь разыменуем переменную BASE командой BASE @

и напечатаем полученное значение, то все равно получим число 10. (Почему?).

Иногда бывает необходимо выбрать значение области памяти величиной в один байт, а не считывать все 16 бит, отведенных под число. Это бывает нужно, например, для извлечения из памяти символа, который в коде ASCII занимает один байт. Доступ к символу осуществляется словами:

124

125

С@ ( addr ==> n )

Замена адреса его содержимым (произносится "с-разыменовать"). Значение старшего разряда числа, находящегося на вершине стека, равно 0 .

С! ( n addr ==> )

Запись младшего разряда числа по адресу addr (произносится "с- присвоить").

Кроме указанных слов общего назначения в Форте имеются слова для выполнения специализированных функций. Изменение значения адреса производится словом

+! ( n addr==> )

Добавление значения п к адресу addr (произносится "плюс-прис- воить").

Слово +! увеличивает значение адреса и может использоваться при реализации цикла для увеличения на очередном шаге его счетчика. Два других слова не входят в число стандартных слов Форта, но тем не менее весьма полезны. Первое из них

Запись значения флага "истина" по адресу addr.

ON ( addr==> )

XOR ( n1 n2 ==> nЗ )

Вторым является слово OFF ( addr==> ) Запись значения флага ложь по адресу addr.

ФЛАГИ, ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАТОРЫ И СРАВНЕНИЕ ЧИСЕЛ

В Форте-83 флаги (признаки) используются для фиксации ре- зультатов проверок и принимают значения да/нет или исти- на/ложь. Значение флага истина представляется числом -1, а значение ложь - числом 0. Выбор для кодирования значения ис- тина числа -1, а не 1 объясняется тем, что в машинной реализа- ции числа -1 во всех битах стоят единицы. (В Форте арифметичес- кие операции выполняются над числами, представленными в дво- ичной системе счисления). В машинной реализации значения ложь во всех битах находятся нули. В связи с этим в Форте оказалось легко реализовать слово NOT, которое изменяет значение истина на значение ложь и обратно. NOT - это булевская операция, кото-

рая выполняет логическое отрицание путем изменения значений всех битов числа на противоположные:

NOT ( n1 ==> п2 )

Значением п2 является логи- ческое дополнение значения nl.

Для любого бита в представлении значения nl верно следующее: если в нем находится 1, то станет 0; если же в этом бите стоит 0, то он будет заменен на 1. Точно так же изменяются машинные представления значений флагов и при выполнении следующих ло- гических операций:

AND ( n1 n2 ==> nЗ ) Значением пЗ является логичес- кая конъюнкция nl и п2. В каж- дом бите машинного представле- ния пЗ будет находиться 1 только в том случае, если в обоих соот- ветствующих битах nl и п2 также находятся единицы.

OR ( n1 n2 ==> nЗ )

Значением пЗ является логичес- кая дизъюнкция nl и п2. В каж- дом бите машинного представле- ния пЗ будет находиться 0 только з том случае, если в обоих соот- ветствующих битах nl и п2 также находится 0.

Значением пЗ является результат логической операции "исключаю- щее или". В каждом бите машин- ного представления пЗ будет на- ходиться 1 только в том случае, если в соответствующих битах nl и п2 находятся противоположные значения.

Введенные логические операции являются полезными при состав- лении комбинаций признаков. Например, если потребуется флаг, который истинен только при условии, что истинны оба флага flagl и flag2, то его можно образовать, соединив последние логической связкой AND.

При составлении программ необходимы средства для помеще- ния значений флагов в стек. Вместо чисел 0 и -1, выражающих значения флагов, лучше ввести средствами Форта логические

126

константы TRUE (истина) и FALSE (ложь), которые соответствуют этим числам, - тогда программа будет легче читаться.

Слова, которые возвращают значения флагов, называются бу-1 левскими операциями, поскольку они принимают только два зна- чения - истина и ложь. В Форте имеется несколько булевских операций, позволяющих проводить сравнение чисел. Наиболее рас- пространенными среди них являются следующие:

= (n1 n2 ==>f)

Если nl = n2, то f - истинно (произносится "равно").

< (n1 n2 ==> f)

Если nl < n2, то f - истинно (произносится "меньше, чем").

> (n1 n2 ==> f)

Если nl > n2, то f -истинно (произносится "больше, чем").

<> ( n1 n2 ==> f)

Если nl не равно n2, то f -истинно (произносится "не равно").

Операции, которые сравнивают число с нулем., реализуются следу- ющими словами Форта:

0= ( п1 ==> f)

Значением f является истина, если nl равно 0. _

0< ( п1 ==> f)

Значением f является истина, если nl меньше 0.

0 > (n1 ==> f)

Значением f является истина, если nl больше 0.

Флаги, вырабатываемые булевскими операциями, используь ся управляющими словами для того, чтобы направлять вычис ления в программе по той или иной ветви.

УПРАВЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ

Итак, вы познакомились с арифметическими операциями Форта, с действиями над элементами стека, доступом к данным, находящимся в памяти, а также определением логических значе- ний флагов и их комбинаций. С помощью слов, выполняющих эти функции, можно составлять процедуры в виде определения через двоеточие. Однако для написания серьезных программ необходимы

128

управляющие слова, которые позволяют принимать решения о том, какой оператор будет выполняться следующим. Форт базиру- ется на управляющих конструкциях структурного программиро- вания. Слова Форта состоят из фрагментов, оформленных в виде модулей, каждый из которых получает и передает управление через свои точки входа и выхода.

На рис. 6.3 приведен пример неструктурированной програм- мы, а на рис. 6.4 для сравнения показаны управляющие конст- рукции языка Форт, представленные в виде отдельных модулей. Обратите внимание на то, что каждая конструкция имеет единст- венный вход и единственный выход. (Из этого правила имеются только два исключения - оператор LEAVE (выйти) в цикле DO, который мы не будем использовать, и прерывание программы из-за ошибки. Оператора GOTO в Форте нет.)

На рис. 6.4А и 6.4В проиллюстрированы основные способы ветвления программ. Конструкция ELSE может быть опущена. Приведенные структуры в обозначениях языка Форт записываются в виде следующих выражений: