2 part forth (907レス)
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464
(18): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/07(火) 00:25:52 AAS
>463
463(4): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/06(月) 21:49:04 AAS
・リターンスタックが普通のCPUで言うとことの「スタック」。
 ワード(Cで言うところの関数、実際にはサブルーチン)
 を呼ぶと呼び出し戻るためのアドレスを積む。

# 普通のCPUでCALL命令(68系だとBSR、JSR)を実行すると
# リターンアドレスがスタックに積まれるのは理解しているよね?

・データスタックってのは、言ってみれば「無限に増えるアキュムレータ」って感じ。

・「辞書」が命令コードストレージ、C言語でいえばTEXTセグメント

Forthの本質は上記3点をおさえて置けば理解できるんだが。

BPがリターンスタックと等価なんて言ってる人とか、

>・リターンスタック: 実行する命令列(辞書で展開された単語含む)
>リターンスタックというよりもオーダースタックといった方がちょうど良い気がするけどね

なんて言っている人、本当に理解できてるの?
いや、別にWORDがサブルーチンである必要はないんじゃない?WORD毎の環境要らないんだし。
Cとの相性を考えるとサブルーチンにした方が良いと思うけど。

あと、CPUのアーキテクチャには疎いんだけど、最近のCPUでスタック持ってるのってあったっけ?
465
(1): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/07(火) 06:15:51 AAS
x86アーキテクチャには思いっきりスタックポインタがありますが?

>>464のいう「最近のCPU」が非ノイマンアーキテクチャとかを指すなら
スタックがないCPUもあるかも知れないけど。
466: デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/07(火) 06:37:45 AAS
>>464
前半は実装と仕様が混乱してそう。
後半は、たぶん、CPUの「レジスタアーキテクチャ」「スタックアーキテクチャ」と
データ構造としてのスタックを混同している。

Wikipediaやblog読んで理解した気にならないで実際に自分で手を動かしてみなよ。
ちょっと恥ずかし過ぎるぞ、あんた。
467
(1): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/07(火) 12:34:16 AAS
>>464 の言ってる「スタック」はハードウェアスタックのことと思われる。

>>463
「データスタックってのは、言ってみれば「無限に増えるアキュムレータ」って感じ。」
ってのは、確かにハードウェアスタックを思わせる記述だが。
472
(3): 464 [sage] 2008/10/07(火) 23:32:13 AAS
>465
いや、スタックポインタ(レジスタ)じゃなくてスタック。>467 の通りですな。>463で『アドレスを積む』とか
書いているからHWスタックのことかと思った。
スタックを内部に持つCPUの話があった記憶があったので勘違いしたわ。すまんね。

forthあんまり詳しくないんで済まんのだけど、『リターンスタックには、ワードを呼ぶと呼び出し戻るため
のアドレスを積む』んだっけ?
正規化の観点からは『まだ実行していないWORD』もリターンスタックに積めた方が便利だと思うけど。
WORDコンパイルの実装で手が抜けなくなるし……
484
(1): 464 [sage] 2008/10/09(木) 01:15:39 AAS
446です。
forthは興味半分で使ったレベルでしかないですね……
concatenative俺言語の設計の参考にしているぐらいです。

>473
473(2): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/07(火) 23:56:37 AAS
>>472
意味が理解できん。
「まだ実行してないWord」を積む、って具体的に何を積むの?
まだ実行してないワードのアドレスなら辞書に入ってると思う(関節スレッディングの場合)
リターンスタックを「次に実行する命令の列」という形に抽象化すると、「現在処理中のWORD」と
「ソースコードを解釈したWORD」「Dictionaryに保持されているWORD列」…つまり呼び出されて
いないWORDを対称(等価/交換可能)に扱うことができるようになるので、バーチャルマシンの
構造を簡単化することができるかと思います。
……forthで許されているのかしらんけど。
486
(2): 464 [sage] 2008/10/09(木) 08:54:40 AAS
>485
485(1): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/09(木) 06:24:10 AAS
リターンスタックに積んであるリターンアドレスは、
「これから実行される命令列」へのポインタそのものと見なせるから、
そのアイデアが新しいとは思えないけどな。
Forthぐらいバーチャルマシンの実装が簡単な言語もないし。

ただ、リターンスタックの意味がよくわからないままに、
他の言語のように抽象構文木を再帰的に処理するような
実装にしていると、リターンスタック操作の実装で悩むの
かもしれない。
>463は呼び出したWORDを積むことを前提にしているし、>451
451(2): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/05(日) 19:02:41 AAS
>442
大雑把にはこんな感じかね。
・データスタック: 引数&戻り値
・リターンスタック: 実行する命令列(辞書で展開された単語含む)

リターンスタックというよりもオーダースタックといった方がちょうど良い気がするけどね
>472で言ってるのが >463 >473
思い切り否定されてるので、forthじゃそういう考え方無いのかな、と思った。
もしforthでもそういう使い方しているんだったらおいらの不勉強だね。
499
(1): 464 [sage] 2008/10/10(金) 01:36:27 AAS
>498
498(1): 496 [sage] 2008/10/10(金) 01:20:54 AAS
>>497
補足ありがとう。

>>486の書き込みの問題点を考えてみると、Forthのリターンスタックは、
明らかに「WORDを積」んではいない。
WORDを積むという表現で想起されるのは、>>497の( あっち ) を積むという
ことだとForth使いは受け取るだろうから。
そして ( ここ ) や ( そこ ) は明らかに>>484の「次に実行する命令の列」を
指し示しているわけなので、何が新しいのかよくわからない、という感想に
なるのだと思う。
新しいかどうかなんて知らんよ。単にWORDの扱いを正規化できてVMが簡素になるっつうだけの話。
>497
497(3): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/10(金) 01:03:18 AAS
>>495
その言い方で言えば、(ここ)はbarのアドレスですね。
正確には、bazの定義の中のbarのアドレス。
>>490 での例を少し補って、

: foo dup + ;
: bar ( あっち ) dup * ;
: baz foo ( ここ ) bar ( そこ ) ;

と書けば、「barというワード自身」というのは( あっち )のことになる。
で言及している(ここ)(そこ)みたいな間接ポインタをVMで扱う必要も無くなるし。

まあ、その皺寄せをWORDに押し込んでるだけなんだけどね。
508
(1): 464 [sage] 2008/10/11(土) 00:37:41 AAS
>504
504(2): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/10(金) 08:52:55 AAS
>>502
だから、「次に実行する命令列」は辞書の中に既にあるんであって、
それはスタックである必要はなくて、いってみればアレイ。
辞書の中で実行は動的に行ったり戻ったりするから、
やっぱりリターンアドレスの保存は必要。
「必要がないから積まない」じゃなくて、「VMの原理を簡単にするために積む」んだって。
VMが辞書の中を行ったり来たりしないようにするのが目的。
もちろん、VMの仕事をWORDに移管しただけの話だし、スタックが大きくなるデメリットもあるけどな。
512: 464 [sage] 2008/10/11(土) 02:18:22 AAS
>509
509(1): 504 [sage] 2008/10/11(土) 01:03:24 AAS
>>508
つまり、ワードを全部インラインにするということ?
それなら確かに理論的には可能だし、リターンスタック自体要らない。
普通は、大きくなるのはスタックじゃなくて辞書だな。

まあ、辞書からインラインで展開したものを
リターンスタックにコピーしてもいいけど、
ランタイムにやるなら相当動作が遅くなると思う。
それに、
なぜそのためにスタックというデータ構造を使うのかがわからない。
後ろから先に積んでいくことになるわけだが。

その発想はインストラクションキャッシュだと思う。
だから、むしろキューがいいと思う。
ソフトウェア的にやると相当遅いとは思うけど、
論理的には可能だと思うよ。
いや、基本はWORD呼び出し時に展開(そのWORDに定義されたWORD列をスタックに押し込む)。
WORDコンパイル時に全部インラインに展開するわけじゃないです。
#高速化を目的として、WORDコンパイル時にある程度はインライン化することになると思うけど。

WORDに定義されたWORD列を、実行時にその場で積んでその場で処理する必要があるから、
FIFOの仕組みが必要になります。

まあ、小まめにWORDの積み降ろしをやらなきゃいけないから、確かに重そうだけどね。
514
(5): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/11(土) 06:54:12 AAS
>>464のやり方だと実行の度にリターンスタックに命令列のコピーが発生するわけだな。
対して普通のForthはリターンアドレス一つのコピーで済む。
Forthでは関数の戻り場所を実行時に入れ替えたりできる( >>59
59(3): デフォルトの名無しさん [] 04/02/19 17:08 AAS
人少ないなぁ。

第4問

: AA reverse ." AA" ;

: BB AA ." BB" ;

: CC BB ." CC" ;

でCCを実行すると

CCBBAA

を出力するようなreverseを定義すれ。

‥‥‥実はコレ第3問のヒントだったりする。
>>62
62(4): デフォルトの名無しさん [] 04/02/20 12:42 AAS
懲りずに第5問。

: foo
  ." 1 "
  resume
  ." 2 "
  resume
;

: bar
  ['] foo call/cc
  ." 3 "
  resume
  ." 4 "
  drop
;

で、barを実行すると、

1 3 2 4

と表示するような、resumeとcall/ccをがんがって定義してみれ。
ちなみに、この2つのワードは以下のスタックコメントに示すような
引数と返り値を持つものとする。

resume ( continuation -- continuation' )
call/cc ( xt -- continuation )

# ワード名とスタックコメントの名前がアレですが、
# 字面に惑わされなければ、仕様を満たすのは簡単なはず。
# 第3問〜第5問は基本的に同じカラクリ、というのがヒント。
) わけだけど、
>>464のやり方だと命令列自体の入れ替えになるから相当面倒。
Forthの自由度をわざわざ減らしている気がするんだけどな。

でも作るというならがんがれ。
様々な進化があってこそ発展もある。
515: 464 [sage] 2008/10/11(土) 13:07:00 AAS
>513
513(1): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/11(土) 05:37:05 AAS
464のやり方は、ありえなくはないけどForth的じゃないね。
どっちかっていうとJava VMのJITコンパイラみたいな。

Forthはシンプルな実装で軽い、ってイメージ。
いや、実装はこっちの方がシンプルだよ。辞書の解釈を全部WORDに押し付けることができるから。
ただ、スタック操作が増えるから重くなる方向だけどね。

>514
リターンアドレス前提だと難しいよね。作業用スタックがもう一本ありゃいいんだけど。
俺言語のVMだと自前スタックで実装しているので大した話じゃないです。
516: 464 [sage] 2008/10/11(土) 13:22:12 AAS
>514
ちょっと補足。
複数のWORDを押し込もうとすると確かに面倒だね。
俺言語でも
 1. 無名WORDを作る
 2. 1.のWORDに実行するWORDを押し込む
 3. 1.のWORDをリターンスタックに押し込む
といったパック化が必要になります。
518
(1): 464 [sage] 2008/10/11(土) 13:38:04 AAS
>514
思い出した……>59を実現するにはreverse自体のパック化も必須なんだっけ。
そういや>59みたいな操作をどうしようか悩んだな。

ただ、こういったWORDを跨ぐ暗黙的なリターンスタック制御てけっこう危険じゃない?
個人的にはWORDはデータスタックの状態にのみ依存すべきだと思うけど、WORDを越えた
範囲までリターンスタックを操作できるようにすると、WORD同士の依存関係が出てしまって
連鎖性(concatenative)が崩れるような気がする。
forthの条件分岐でも、セパレーターを使った明示的な制御をしているわけだし。
519: 464 [sage] 2008/10/11(土) 13:49:31 AAS
連投スマソ
>517
517(3): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/11(土) 13:26:05 AAS
464のVMだが、
ハードウェアレベルではもう一般化してる
インストラクションのプリフェッチとおなじだよね。
マシン語のデコーダレベルでのVMという感じか。

実装する場合の最難題は条件付きジャンプだと思う。
IFとか不定ループをどう載せるかが鍵だな。
これを考えると、VMが仕組みとして単純になるかどうかは微妙だと思う。
まあ、ベタでやればできそうな気はするが、
ハードウエアの仕組みをソフトウェアで二重にしてるだけのような気がしないでもない。
そうか、CPUだともう一般的なのか……。さすがに天才的な変態が集まる業界だな。
やっぱりCPUのアーキテクチャ勉強しないといけないなあ。

IFは構文解析で逃げました。
block := block ? WORD1 ! WORD2
という三項演算子を用意して、条件分岐用WORDに解釈するようにしました。
不定ループの構文を用意するかどうかは検討中です。
521
(1): 464 [sage] 2008/10/11(土) 15:30:32 AAS
>520
520(1): 517 [sage] 2008/10/11(土) 13:59:32 AAS
もうすこし考えてみたんだが、
ワードがどこかで他のワードを呼び出し、そのワードがどこかで他のワードを呼出し...
という場合には、
ワードシーケンスに展開する段階で、
展開すべき個所をたどるためのリターンスタックが必要な気がする。

だから、464のVMは、
普通のForthでの実行と同じ動作でワード系列をコピーして、
それから順番にInterpretして実行するという感じになって、
単なる二度手間ではないかな。
どのみちリターンスタック(実行する命令列を保存する専用スタック)が必要なのはその通り。
 WORDの動作:普通のForthでの実行と同じ動作でワード系列をコピー
 VMの動作:  順番にInterpretして実行する
というところがポイントですな。VMは辞書のこととか考える必要がないのでシンプルになります。
その代わり「辞書からWORD列を拾ってリターンスタックに展開する」というWORDが必要になるけど。

確かにコピーする手間はムダな気もするんだけどね……
辞書のWORD列を直接トレースするのと比べてどんぐらい余計な手間がかかってるんだろう?
ポインタ操作数回&アクセス数回レベルだと思うけど。
529
(1): 464 [sage] 2008/10/12(日) 15:10:26 AAS
>522
522(1): 514 [sage] 2008/10/11(土) 18:35:01 AAS
>>518
普通はリターンスタックとか継続とか触れない言語の方が多いから、
Forthではなく俺言語を作るつもりなら、言語デザイナであるお前様自身の
判断で実現可能にしてもいいし、そうでなくしてもいいと思うよ。
ただForthは言語レベルでリターンスタックを操れる結果、協調的マルチタスクやら
コルーチンやら言語実装のレベルで普通対処するものも、ライブラリレベルで実現できる柔軟さがある。
リターンスタックは他の言語にはないForthの特徴の一つだからね。
俺言語でなんとか実現する方法を悩んでみるのも楽しいんじゃない?
その辺は「自由と責任」というやつですな。「銃で足をブッとばす自由」でもあるけど。

>どのへんが複雑だと思ったのかは興味がある…
自分でも何でだったっけな、と過去の記憶を探り出してみたけど、
・実行中のWORDの次のWORDを辞書の中から探せるようにする仕組みが必要
  ×実行中のWORDの中身を変更するのが大変(VMのスタックに積んでいるWORD含む)
  ×番兵などの終了処理が必須
  --> VM側のスタックに積むことにすればpop&top参照で正規化できるし、元の値を
    コピーするからWORD変更にも影響されない。
・VM側に「WORDを実行する」という手順が必要になる
  --> VM側のスタックに積むことにすればpushで正規化できる
ぐらいかもしれない。
コンパイル時にWORDの中身が確定するforthだとあんまり問題にならなそうだね。
530: 464 [sage] 2008/10/12(日) 15:20:28 AAS
>524
524(1): 517 [sage] 2008/10/11(土) 21:01:10 AAS
>>521
いや、そうではなくて、
「WORDの動作」の中の、「普通のForthと同じ動作で」ってところに、
リターンアドレスを保存するスタックという意味でのリターンスタックが、もう必要なのではないかということ。

あと、言葉の問題として、
大きい意味でのワードを展開する動作のところからもうInterpreter(=VM)の動作というのが普通だと思う。
つまり、VMの動作の前半をWORDの動作と呼んで違う名前にしたから、
残ったVMの動作が簡単に見えるというだけなんじゃないかな。
辞書中のワードから始めると、ForthのVMよりも(多分プリミティブ)WORDの系列を作る部分が余分で、
より複雑になってると思う。

でも、自分の言語を作るのをやめろといってるんじゃないよ。
むしろ応援してる。

ちょっと話題はそれるけど、Forthというか、スタック指向言語は、
コンパイラライターフレンドリーなんだよね。
だから、Forthコード書くよりForth(風オレ言語)VMを書く人が多かったりするわけだが、
ホントはForthでアプリケーションを書くときも「オレ言語」を作るつもりで書くと良いと思ってる。
「スタックに複数のデータを押し込む操作は機械語レベルだとアトミックにならない」ということ??
C++で実装しているから意識していなかったけど、そうかもしれないですね。
少なくともプリミティブで実装する必要あるね。

>ForthのVMよりも(多分プリミティブ)WORDの系列を作る部分が余分で、
これは狙ってやっていることだから仕様がないですね。
まあ、俺言語ではVM自体もWORD扱いにしているのですが……
532: 464 [sage] 2008/10/12(日) 23:25:00 AAS
本格的に触るのは……あの構文は色々と嫌だ。
[条件] IF [肯定時] ELSE [否定時] THEN とか。
せめて条件算子的だったらなぁ。[条件] ? [肯定時] : [否定時] ;

>531
531(1): デフォルトの名無しさん [sage] 2008/10/12(日) 15:50:56 AAS
>>529
んー、やっぱり、思い込みでForthを理解したつもりになるんじゃなくて、
本格的に触ってみたほうが良いと思うんだけどな。

>実行中のWORDの次のWORDを辞書の中から探せるようにする仕組みが必要
通常、Forthは実行時には、スレデッドコードにコンパイルされた命令列を、
上にも出ているnextルーチンで辿るだけなので、仕組みというほどの仕組みはないよ。

>実行中のWORDの中身を変更するのが大変(VMのスタックに積んでいるWORD含む)
間接スレッディングのForthだと定義済みのワードの変更は、一カ所ポインタを書き換える
だけで済むはず。

>番兵などの終了処理が必須
番兵というかワードの最後にnextルーチンへのジャンプかnextルーチン自身を書き込むだけ。

>VM側に「WORDを実行する」という手順が必要になる
スレデッドコードのForthの命令列は、ワードへのポインタが並んでいるだけで、
「WORDを実行する」という意味のインストラクションは必要ないよ。
細かいことを言うと、nextルーチンが辞書内のスレッデッドコード構造の詳細を知らなきゃ
ならないので、VMと辞書の関連が密になりそうな気がします。スレッデッドコードをスタックに
pushしてVM内に取り込んじゃえば辞書内の構造を気にする必要無いし。
まあ、最適化のために作り込んでも良い気がするけどね。そこは将来の課題ということで。

>一カ所ポインタを書き換えるだけで済むはず。
WORD自体を置換する場合はそうですね。WORDの挿入や削除はたぶん難しいかと。
そんな特殊なことは禁止にして、新規にWORD定義させた方が良いかも知れないけど。
あるいは無名WORDとかスキップWORDを用意するとか。

>「WORDを実行する」という意味のインストラクションは必要ないよ。
あれ?VMに保存されている「現在実行中のWORD」って、間接ポインタじゃないの?
(nextの動作を考えると、間接ポインタじゃないと色々と面倒臭そうな)
実行前に間接参照からWORDを探す操作が一段余計に必要になるかと思ってた。
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