시리즈:쉽게 배우는 프로그래밍 입문/FORTH 편집하기

안녕하세요. 이 문서는 FORTH(이하 포스)라는 스택 기반 [[언어]]에 대한 문서입니다. 이미 망한 언어! 죽어서 거의 쓰이지 않는다는 언어!!입니다만, 스택을 이용한 물건이라는 점에서 흥미를 돋우는 언어이기도 합니다. 포스가 처음 등장했을 당시, 사람들은 포스가 세상을 지배할 것이라고 생각했다지만…

망한 언어기 때문에 실생활에서 단순하게 사용할 정도([[계산기]]?)로만 소개할게요. <s>(사실 잘 모름ㅋㅋ)</s>

※이 문서는 쉽게 배우는 시리즈 중 하나이지만 집단연구 문서는 아닙니다. 이 언어를 잘 알고 있다면 {{+1|<b>좀 뜯어고쳐</b>}} 주세요. <s>와타시와 혼자쓰기 사비시데스네.</s>

==시작==
오픈소스이자 현재 쉽게 구할 수 있는 포스 구현인 Gforth는 현재 [http://www.complang.tuwien.ac.at/forth/gforth/Snapshots/ 홈페이지]에서 스냅샷을 제공하고 있습니다. 여러 링크들이 보일텐데, 현재 날짜인 2016년 2월 21일, 윈도우 플랫폼 기준으로 다운받을 수 있는 [http://www.complang.tuwien.ac.at/forth/gforth/Snapshots/gforth-0.7.9_20160113.exe 32비트] 버전과 [http://www.complang.tuwien.ac.at/forth/gforth/Snapshots/gforth64-0.7.9_20160113.exe 64비트] 버전이 있으니 본인에 맞춰 다운받으면 됩니다.

==유급==
포스는 후위 표기법을 사용하는 스택 기반 언어입니다. 이 간단한 소개 문장 하나에서 모르는 단어가 벌써 두개나 나왔네요. 하나씩 살펴봅시다.

===표기법===
후위 표기법은 수학 식을 표현하는데 쓰이는 세 가지 방법 중 하나입니다.

====중위 표기법====
중위 표기법은 우리가 일상적으로 사용하는 방법입니다.
{{인용문2|2 * (3 + 4)}}
사람 입장에서는 왼쪽에서 오른쪽으로 훑어 나가며 편하게 식을 계산할 수 있지만, 컴퓨터 입장에서는 계산하기도 힘들고, 또 위 예문처럼 서로 우선순위가 다른 연산자를 처리하기 위해 괄호가 꼭 있어야 한다는 부작용이 있죠.

====전위 표기법====
전위 표기법은 주로 리스프 어족의 언어에서 사용되는 표기법입니다. '''폴란드 표기법'''이라고도 하는데요, 이 표기법은 연산자를 피연산자 앞으로 옮겨서 식을 표기합니다.
{{인용문2|* 2 + 3 4}}
보다시피 괄호가 없어도 연산자의 우선순위를 올바르게 지정 할 수 있습니다. 다만 리스프 어족에서는 S-Expression이라는 방식을 써서 괄호를 쓰는 대신 연산자가 여러 개의 피연산자를 받을 수 있도록 했어요.
{{인용문2|(* 2 (+ 3 4 5 6 7 8) 9 10 11)}}

====후위 표기법====
이제 드디어 포스에서 쓰이는 후위 표기법이 나왔습니다. 아까 전위 표기법을 폴란드 표기법이라고 했던거 기억나시죠? 후위 표기법은 그와 연관되어 '''역폴란드 표기법'''이라고도 합니다. 
{{인용문2|2 3 4 + *}}
보다시피 전위 표기법의 연산자 위치만 반대로 해주면 그게 후위 표기법이 됩니다. 포스의 모든 코드는 예외없이 후위 표기됩니다. 낯설기 때문에 익숙하지 않다면, 한국어를 그대로 옮긴다고 생각해도 무방합니다. 예를 들어 위 식은 한국어로 다음과 같이 표현되는데,
{{인용문2|2와 (3과 4를 더한 것)을 곱한 것}}
한국어로 쓰면 약간 모호해서 괄호를 넣긴 했지만, 저 형태에 주목하세요. 중요한 부분을 강조해 보겠습니다.
{{인용문2|2<del>와</del> 3<del>과</del> 4<del>를</del> 더한 것<del>을</del> 곱한 것<br>2 3 4 + *}}
둘을 비교해 보고 후위 표기법으로 식을 쓰는데 익숙해져 보세요.

=== 스택 ===
포스는 스택이라는 자료구조를 사용합니다. 말하자면 바구니 같은 거예요. 이 바구니는 물건을 넣는 족족 쌓여서, 가장 마지막에 넣은 물건이 첫 번째로 보이는 구조인 겁니다. 그리고 꺼내는 것도 마지막부터 역순으로 꺼내야 합니다.

* 한 줄 요약: 스택(바구니)에 들어간 값은 마지막으로 입력한 것부터 꺼내진다.

=== 단어 ===
포스에서 사용하는 명령 혹은 함수입니다. 포스의 모든 계산은 단어를 통해서 이루어지며, 별다른 문법이 없습니다.
<source lang="text">
1 2 + .  \ 3
</source>

위 코드의 <code>+</code>와 <code>.</code>도 단어이며, 보이는 것처럼 공백으로 구분하지요.

=== 값의 입력 ===
변수? 리스트? 필요 없습니다! 포스는 저 것들을 쓰지 않고도 값을 보존하고 계산할 수 있어요. 변수 없이도…ㅠㅠ
다음처럼 값을 입력해 봅시다.
<source lang="text">
1 2
</source>

다음처럼 스택에 값이 들어간 것이 보이지요?
<source lang="text">
Stack<10> 1 2
</source>

만약 보이지 않는다면, <code>.s</code> 단어를 이용하여, 데이터 스택에 들어간 값들을 볼 수 있어요.

=== 값의 출력 ===
스택에 들어간 값을 출력하기 위해서는 <code>.</code>단어를 사용합니다.
<source lang="text">
1 2
    ok
Stack<10> 1 2
.
2    ok
Stack<10> 1
</source>

1과 2를 입력하고서 값을 출력하니, 화면에는 2가 찍히고 스택에는 1만 남았네요? 스택의 출력은 마지막부터 역순!

=== 사칙연산 ===
계산의 기본은 [[사칙연산]]이죠? 이를 위해 포스는 <code>+</code>·<code>-</code>·<code>*</code>·<code>/</code>의 단어를 제공하고 있어요.
<source lang="text">
0 1 +      \  1 = 0 + 1
2 3 4 + *  \ 14 = 2 * (3 + 4)
    ok
Stack<10> 1 14
</source>

오호~ 스택의 특성에 따라 거꾸로 계산되네요? 스택을 이용한 계산에는 값과 연산자가 순서대로 반응하는 것이라서, 괄호를 사용하지 않아요.

=== 단어 작성 및 사용 ===
단어는 포스의 연산자, 명령어 혹은 함수와 같은 개념입니다. 이제 여러분은 사칙연산 항목을 통해서 단순한 계산을 할 수 있게 되었습니다. 그럼 이제 총합을 구해봅시다.
<source lang="text">
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 + + + + + + + + +
    ok
Stack<10> 55
</source>

헥헥, 아니!! 연산자 쓰기가 넘 힘드네요ㅠㅠ 계산기에서 자주 쓰이는 기능 중 하나가 총합인데, 이렇게 힘들수가! 그러니 단어를 만들어 좀 편하게 계산해 봅시다.
<source lang="text">
: SUM  DEPTH 1 <> IF + RECURSE THEN ;
    ok
Stack<10>
</source>

이제 <code>SUM</code>이라는 단어를 만들었습니다. 구조를 살펴볼까요?
<source lang="text">
:       \ 단어를 정의하는 단어입니다.
SUM     \ 단어 이름.
DEPTH   \ 현재 스택의 깊이를 확인.
1 <> IF \ 판단문. 깊이가 1로 떨어질 때까지 동작시키려는 겁니다.
+       \ 총합이니까, 더해야겠지요?
RECURSE \ 재귀. 판단문과 연계하여 계속 SUM을 호출하도록.
THEN    \ 판단문 종료.
;       \ 단어 정의 마침.
</source>

그러니까, <code>:</code>으로 단어 만들기를 시작해서, <code>SUM</code>이라는 이름을 주고서, "스택의 깊이가 1이 될 때까지 반복해서 더해보자"고한 뒤에, <code>;</code>으로 단어 만들기를 마치는 겁니다.
<source lang="text">
1 2 3 4 5 SUM
    ok
Stack<10> 55
</source>

오~ 잘 동작하네요. 룰루랄라♪ ㅋㅋㅋ

=== 단어들 ===
단어들이 궁금하다면, <code>WORDS</code> 단어를 사용해 보세요. 지금 작동하고 있는 어휘들을 쭉 보여줄 겁니다.

== 초급 ==
=== 설명문(주석) ===
설명문에는 역슬래시(<code>\</code>)와 소괄호(<code>(…)</code>)를 사용해요.
<source lang="text">
\ 설명문이다.
( 주석이다. )
Stack<10>
</source>

전자는 설명을 시작하면, 끝까지 설명문이고, 후자는 코드 사이에 삽입할 수가 있지요. 설명문은 포스에서 스택 이펙트라는 것을 표현하는데 종종 사용합니다.

=== 스택 조작 ===
포스에서는 스택 안의 값들을 이리저리 움직이며 조작하는 단어들을 제공해요. 어떤 일을할 때, 우선순위가 필요하거나 다른 계산을 먼저하고 싶을 때 사용하는 거죠. 기초적인 단어로 다음 네 가지를 뽑았어요.
# DUP ( x -- x x )
# DROP ( x -- )
# ROT ( a b c -- b c a )
# -ROT ( a b c -- c a b )

스택 조작이 연산에 도움이 되긴하지만, 너무 많이 혹은 너무 깊이 조작해서는 안됩니다. 자신의 정신도 함께 복제·삭제·회전될 가능성이 높아요. 주의합시다.

==== DUP: ====
스택의 처음 값(맨 위 값)을 복제 합니다.
<source lang="text">
2 DUP
    ok
Stack<10> 2 2
</source>

2를 복제하니까 2가 두 개가 되었어요.<br>
2를 복제하니까 2가 두 개가 되었어요.

==== DROP: ====
스택의 처음 값을 삭제 합니다.
<source lang="text">
10    \ ⏎ 
DROP  \ ⏎ 
    ok
Stack<10>
</source>

==== ROT/-ROT: ====
스택의 값을 회전시킵니다. 스택의 처음 값 이하, 3개의 값을 회전시켜요. @_@
<source lang="text">
1 2 3 4 ROT
    ok
Stack<10> 1 3 4 2
</source>

<code>1 2 3 4</code>를 회전시켰더니, <code>1 3 4 2</code>이 되었어요! <code>ROT</code>는 처음 값 이하, 3개의 값을 아래쪽으로 회전합니다. <code>-ROT</code>는 반대로 위쪽으로 회전.

=== 판단문 ===
포스에도 다른 언어들처럼 판단문이 가능하지요. 기본은 역시 if문. 다음 단어들을 제공합니다. <code>IF</code>, <code>ELSE</code>, <code>THEN</code>. 코드를 봐주세요.
<source lang="text">
10 5 >      \ 10이 5보다 크다면,
IF   -1     \ -1을 입력하고,
ELSE  0     \ 그렇지 않다면, 0을 입력.
THEN
    ok
Stack<10> -1
</source>

<code>IF</code>는 값을 비교하여, <code>0</code>이면 거짓, 나머지는 참으로 판단합니다. <code>IF</code>는 <code>THEN</code>과 짝을 이루며, <code>ELSE</code>는 해당하는 처리를 하고 싶지 않다면 없어도 좋아요. 참고로 포스 내에서 참값은 <code>-1</code>.

==== 대소 비교: ====
대소 비교를 위해 다음 <code>> < = >= <= <></code>과 같은 단어들을 사용해요. (BASIC의 비교 연산자와 같아요.) 덧붙여서 <code>0=</code>와 같이 0과 관계된 비교연산을 위한 편의 단어들도 제공합니다.

=== 반복문 ===
<s>단순한 작업에는 필요없어요. 그냥 코드 [[복붙]]하세요.</s>

==== DO….LOOP: ====

=== 예문: 삼각형 그리기 ===
초급 항목에서 익혔던 것들을 토대로 삼각형 그리기를 해봐요.
<source lang="text">
: >ODD    DUP 0 <> IF 2 * 1 - THEN ;    \ 판단문.
: .STAR   [CHAR] * EMIT ;               \ 별표(*) 출력인데, 넘어가요.
: .STARS  >ODD 0 ?DO .STAR LOOP ;       \ 반복문.
: TRIANGLE
    6 0 DO
        5 i - SPACES
        i .STARS CR
        LOOP
    ;
TRIANGLE                                \ 삼각형 그리기.

    *
   ***
  *****
 *******
*********
   ok
Stack<10>
</source>

== 중급 ==

{{쉽게 배우는 프로그래밍 입문}}
[[분류:프로그래밍 시리즈|FORTH]]