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Forth

栈式语言，写起来完全是另一种思路。

在手机上怎么跑

vml run examples/forth/test/sysinfo.fth

编译要等一会儿（C 那种要一两分钟，脚本类语言几秒）。程序跑起来后屏幕底部就是手柄，方向键 + 四个动作键都在；点右上角返回可以回到命令行。

写法要点

示例

文件演示什么
test/parserexp_demo.fs调用共享库解析表达式
test/sysinfo.fth设备信息

同目录还有：demo/demo_std.fth、test/libs.fth、tty/demo_tty.fth、ui/demo_ui.fth

下面的内容是从 VML 源码里直接带的（third_party/vml/VMLPrepares/ForthCompiler/）： README 讲这个前端支持什么、怎么编；语言规范 讲语法本身。上游一改，这里重新生成就是最新的。

语言规范

Forth 语言编译器规范说明

版本：v1.0 | 日期：2026-07-06 | 修订者：深圳市探索智能科技有限公司

规范标准

字段值
目标标准ANSI Forth 子集 (1994)
发布年份1994
完成度~95%
MCU完成度~93%
测试0 (测试目录待创建)
更新2026-05-18: 修正核心词集状态描述、完成度和测试数

关键字（核心词）

栈操作: DUP DROP SWAP OVER ROT ?DUP NIP TUCK 算术: + - * / MOD /MOD 1+ 1- 2* 2/ ABS NEGATE 比较: = <> < > <= >= 0= 0<> 0< 0> 逻辑: AND OR XOR NOT TRUE FALSE 控制流: IF ELSE THEN BEGIN AGAIN UNTIL WHILE REPEAT CASE ENDCASE OF ENDOF 循环: DO LOOP +LOOP I J LEAVE UNLOOP EXIT RECURSE 定义: : ; CONSTANT VARIABLE CREATE DOES> DEFER IS VALUE TO 内存: @ ! C@ C! ALLOT CELLS HERE I/O: ." EMIT CR SPACE TYPE KEY 其他: DEPTH IMMEDIATE POSTPONE ['] [CHAR] LITERAL

概述

本编译器实现 Forth 语言到 VML (Virtual Machine Language) 汇编的编译。Forth 是一种栈式、可扩展的编程语言，广泛用于嵌入式系统和实时控制。

语言特性

1. Forth 核心概念
栈操作
词（Word）定义
: SQUARE ( n -- n^2 ) DUP * ;
: FACTORIAL ( n -- n! ) 
    DUP 1 > IF 
        DUP 1 - RECURSE * 
    ELSE 
        DROP 1 
    THEN ;
2. 基本栈操作词
数据栈操作
算术运算
比较运算
逻辑运算
3. 控制结构
条件判断
: ABS ( n -- |n| )
    DUP 0< IF NEGATE THEN ;
    
: SIGN ( n -- )
    DUP 0> IF ." Positive " 
    ELSE DUP 0< IF ." Negative " 
    ELSE ." Zero " THEN THEN DROP ;
循环结构
: COUNTDOWN ( n -- )
    BEGIN DUP . 1- DUP 0< UNTIL DROP ;
    
: TIMES ( n -- )
    0 DO I . LOOP ;
    
: 10STARS
    10 0 DO ." *" LOOP ;
无限循环
: INFINITE-LOOP
    BEGIN ." Hello " AGAIN ;
4. 内存操作
变量和常量
VARIABLE COUNTER
COUNTER @   ( 获取值 )
10 COUNTER !  ( 设置值 )

100 CONSTANT MAX-SIZE
MAX-SIZE .   ( 输出100 )
数组和缓冲区
CREATE BUFFER 100 ALLOT
BUFFER 10 + C@   ( 读取字节 )
65 BUFFER 10 + C!  ( 写入字节 )
字符串操作
: .STRING ( addr len -- )
    OVER + SWAP DO I C@ EMIT LOOP ;
    
S" Hello" TYPE   ( 输出字符串 )
5. 输入输出
字符输入输出
KEY ( -- char )   ; 读取一个字符
EMIT ( char -- )  ; 输出一个字符
数字输入输出
. ( n -- )        ; 输出有符号数
U. ( u -- )       ; 输出无符号数
.HEX ( n -- )     ; 十六进制输出
字符串输出
." text"          ; 编译时字符串
TYPE ( addr len -- ) ; 输出字符串
CR                ; 换行
SPACE             ; 输出空格
SPACES ( n -- )   ; 输出n个空格
6. 字典和编译
词定义
: DOUBLE ( n -- 2n ) 2 * ;
: SQUARE ( n -- n^2 ) DUP * ;
: CUBE ( n -- n^3 ) DUP DUP * * ;
立即词
: IMMEDIATE
    LATEST @ DUP C@ 128 OR SWAP C! ;
    
: [COMPILE] ' CFA , ; IMMEDIATE
编译控制
[    ; 进入解释模式
]    ; 进入编译模式
COMPILE, ( xt -- ) ; 编译执行令牌
LITERAL ( n -- )   ; 编译字面量
7. 错误处理
异常处理
CATCH ( xt -- n | 0 )
THROW ( n -- )
ABORT" message"
栈检查
?STACK ( -- )   ; 检查栈溢出
DEPTH ( -- n )  ; 返回栈深度
8. VML 代码生成约定
栈实现

Forth 数据栈使用 VML 内存区域实现：

栈指针: R13 (SP)
栈基址: 0x9000
栈大小: 1024字节
栈操作映射
DUP  -> MOVE R0, [R13]  ; 读取栈顶
      -> PUSH R0        ; 压回栈顶
      
DROP -> ADD R13, #4     ; 移动栈指针
      
SWAP -> MOVE R0, [R13]      ; 栈顶
      -> MOVE R1, [R13+4]   ; 次栈顶
      -> MOVE [R13], R1
      -> MOVE [R13+4], R0
词调用约定
: SQUARE DUP * ;
VML代码:
LABEL SQUARE
    ; DUP 实现
    MOVE R0, [R13]
    PUSH R0
    
    ; * 实现
    POP R0        ; 第二个操作数
    MOVE R1, [R13] ; 第一个操作数
    MUL R0, R1, R0
    MOVE [R13], R0 ; 结果存回栈顶
    RET
9. 示例程序
阶乘计算
: FACTORIAL ( n -- n! )
    DUP 1 > IF
        DUP 1 - RECURSE *
    ELSE
        DROP 1
    THEN ;
    
5 FACTORIAL .   ( 输出120 )
斐波那契数列
: FIBONACCI ( n -- fib(n) )
    DUP 2 < IF DROP 1 EXIT THEN
    DUP 1 - RECURSE
    SWAP 2 - RECURSE + ;
    
10 FIBONACCI .   ( 输出55 )
简单计算器
: CALCULATOR
    BEGIN
        CR ." Enter operation (+, -, *, /, q to quit): "
        KEY DUP EMIT CR
        DUP [CHAR] q = IF DROP EXIT THEN
        
        ." Enter first number: " PAD 20 ACCEPT >NUMBER 2DROP DROP
        ." Enter second number: " PAD 20 ACCEPT >NUMBER 2DROP DROP
        
        SWAP
        CASE
            [CHAR] + OF + ENDOF
            [CHAR] - OF - ENDOF  
            [CHAR] * OF * ENDOF
            [CHAR] / OF / ENDOF
        ENDCASE
        
        ." Result: " . CR
    AGAIN ;
浮点与64位编译模式

VML 工具链通过三个编译参数控制浮点和 64 位整数的处理策略：

参数可选值默认值说明
--float32hard / soft / nonehard32位浮点 (FLOAT) 处理模式
--float64hard / soft / nonesoft64位浮点 (DOUBLE) 处理模式
--int64hard / soft / nonesoft64位整数处理模式
32位浮点 (float32)

Forth 中的 FLOAT 栈操作（32位单精度浮点）按以下模式编译：

64位浮点 (double)

Forth 中的双精度栈项（2CONSTANT / 2VARIABLE 等双单元操作）按以下模式编译：

64位整数 (int64)

64 位整数在 Forth 中以双单元形式存在（2* / D+ / DNEGATE 等双字操作）。VML 编译时按以下模式处理：

软件模拟库

以上软件模拟库均位于 Lib/shared/ 目录，使用 C 语言编写并由 C 编译器编译为 VML，所有语言共享：

库文件用途核心函数
softfloat.cQ15.16 定点数 32 位浮点模拟__vml_float_add/sub/mul/div/neg/abs/cmp、__vml_int2float/float2int
softdouble.cIEEE 754 双精度 64 位浮点模拟__vml_double_add/sub/mul/div/neg/abs/cmp、__vml_int2double/double2int、__vml_float2double/double2float
softint64.c64 位整数双寄存器模拟__vml_i64_add/sub/neg/and/or/xor/not/shl/shr
10. 编译限制
当前实现状态
已实现的核心词集（MCU 模式可用）
  1. 栈操作词: DUP, DROP, SWAP, OVER, ROT ✅
  2. 算术词: +, -, *, /, MOD ✅
  3. 比较词: =, <, >, 0=, 0< ✅
  4. 内存词: @, !, C@, C! ✅
  5. 控制词: IF, THEN, ELSE, BEGIN, UNTIL, DO, LOOP ✅
  6. I/O词: ., EMIT, KEY, CR ✅
待实现
11. 与VML运行时集成

Forth 程序通过系统调用与 VML 运行时交互：

Forth 的简洁性和栈式架构使其非常适合嵌入式系统和资源受限环境，通过 VML 编译器可以在多种硬件平台上运行 Forth 程序。

🆕 字符串编码 (v1.65.19)

该语言编译器通过共享库 (Lib/shared/) 间接使用 VML 字符串体系。

伪指令宽度编码C 类型
.string8-bitUTF-8char*
.wstring16-bitUTF-16LEwchar_t*
.ustring32-bitUTF-32LEchar32_t*

MCU 模式 (默认): 字符串输出为 UTF-8 (.string) OS 模式: 可通过 VML_WSTRING 宏判断编码

共享库已提供宽字符串转换函数 (wchar.h/uchar.h)，各语言编译器可按需使用。

编译器 README

Forth (ANSI Forth 子集) 编译器

路径: VMLPrepares/ForthCompiler/ 完成度: ~95% | 🟢 生产可用 标准库: Lib/forth/

功能

编译模式

MCU 模式（默认 --mode mcu）

MCU 模式针对单片机/裸机环境（Arduino/STM32/8051 等）优化，自动跳过不兼容操作系统的特性。

跳过（遇到这些语法不生成代码）:

保留（由 BIOS 实现底层）:

OS 模式（--mode os，预留）

OS 模式针对带操作系统环境（如 Linux 嵌入式、RTOS 等），届时支持全部语言特性（文件系统、多线程、异步、异常、反射等）。

RAM 级别
MCU 安全编码提示

使用

dotnet run --project VMLTool -- input.fs -o output.vml

测试

Test/Fo/ — 0 测试文件（测试目录待创建）