一個源自 ColorForth 的串聯式語言
儲存庫：https://github.com/phreda4/r3
R3forth 是一款小型、快速、串聯式程式語言，靈感來自 ColorForth。它能將程式編譯成原生 64 位元程式碼，專為直接與作業系統互動、即時應用程式及遊戲而設計。
如果您曾使用過 Forth，會很快感到熟悉。如果您沒有 — 別擔心。R3forth 擁有一個非常小的核心，易於學習，本教學將引導您一步步完成。
給 Forth 程式設計師的注意事項：與大多數 Forth 實作不同，R3 會先編譯整個程式，然後再執行。本手冊中「推入堆疊」等詞句描述的是執行階段的行為，而非互動式 REPL 的行為。
電腦需要程式才能運作 — 精確描述它應該做什麼。
這個描述是用機器能理解的語言寫成的。但程式設計的過程更早開始。
首先是個想法 — 例如，畫一個圓。然後我們寫程式碼讓機器畫一個半徑為 1 的圓：
電腦首先將此程式碼翻譯成機器碼，這是它唯一真正理解的語言。這個過程稱為編譯。
編譯完成後，結果就會被執行。如果程式碼無法編譯，就會出現錯誤：
當我們嘗試編譯時，電腦會回報錯誤且不執行任何操作。另一種可能性是程式碼編譯正確但並未達到我們的預期 — 這稱為邏輯錯誤。
要建構一個可運作的程式，我們需要：
重要提示：我們只能程式化我們足夠理解並能描述的事物。我們無法程式化我們不知道如何運作的事物。
程式設計意味著建構一個描述行為的食譜。這個食譜稱為原始碼或程式。
程式有兩種定義：
作為資料，我們需要儲存代表以下內容的數字：
作為程式碼，我們建構動作。任何行為都可以用四個元素來表達：
原始碼是一個文字檔案，分割成「單字」。單字是任何由空格分隔的字母、數字或字元序列：
大小寫不敏感 — LIVES 和 lives 是同一個單字。
所有操作都透過資料堆疊使用後綴表示法進行：運算元在前，運算子在後。
重要提示：空格定義了單字的邊界。一個非常常見的錯誤來源是遺漏空格。空白字元的確切形式並不重要 — 一個空格、多個空格或換行符都等同。
R3 識別 8 種前綴。單字的第一個字元決定了它的解釋方式：
注意：位址前綴 ' 需要一個有效的使用者定義單字。基礎字典單字沒有可定址的位置。
語言以一個預定義的字典開始，包含約 200 個單字，代表基本的電腦操作（請參閱參考文件）。
使用 : 和 # 前綴來新增單字。當編譯器搜尋單字時，它從最後定義的往前搜尋。您可以重新定義單字 — 只有最新的定義會被使用。
程式設計就是創造單字。一個程式是一個不斷成長的字典，直到您呼叫最後一個單字，它就會執行整個程式。
^ 前綴包含外部檔案並匯入其匯出的定義：
這提供了乾淨的模組系統：只有您打算共用的 API 會變得可見。
單字必須在使用前定義：
第一行定義了一個值為 5 的變數。第二行定義了 square：複製堆疊頂端的元素並將兩個副本相乘。第三行是程式的進入點 — 它推入 5（side 的值），然後呼叫 square。
分號 ; 結束單字的執行並返回呼叫者。這意味著：
沒有結尾 ; 的單字定義會「掉落」到下一個定義。這是一個刻意設計的功能：
這避免了當一個單字總是導向另一個單字時額外的呼叫開銷。請有意識地使用它，並用類似 | fall through to word2 的註解來記錄。
資料堆疊是 R3forth 的主要工作區。將其想像成一疊盤子：您只能從頂部添加或移除。您最後放入的值是第一個被取出的 — 這稱為 LIFO（後進先出）。
所有操作都從堆疊讀取輸入並將結果寫回堆疊。
當數字出現在原始碼中時，它們會按順序推入堆疊。
每個單字可以接受和/或在資料堆疊上留下值。註解描述了單字之前和之後的堆疊狀態，以 -- 分隔：
逐步範例 — 追蹤每次操作後的堆疊：
有些單字產生值（如 DUP），有些消耗值（如 DROP），有些則兩者都做。
堆疊平衡：如果您的單字導致堆疊無限增長或意外清空，程式就會出錯。這通常無法在執行前偵測到。
堆疊用於在單字之間傳遞值，而不是儲存資料。如果您需要真正的堆疊結構，請自行建構：
*/ 在比例縮放方面特別有用：
R3forth 使用 48.16 定點數格式：48 位元用於整數部分，16 位元用於小數部分，所有這些都儲存在標準的 64 位元儲存格中（與整數和位址使用的儲存格相同）。
實際規則：將任何實數乘以 65536 (2¹⁶) 以獲得其內部表示。
由於只有 16 位元用於小數，因此整數範圍非常龐大（高達約 281 兆），實際上幾乎不可能發生溢位。
語言識別帶有小數點的字面值並自動轉換它們：
加法和減法與整數完全相同。乘法和除法需要來自 r3/lib/math.r3 的特殊單字：
角度以「圈」表示（而非度或弧度）：1.0 = 完整圓，0.5 = 180°，0.25 = 90°。
對於其他位元分配，R3 提供了：
括號標記程式碼區塊。它們也是單字，必須用空格分隔：
條件單字後面跟著一個程式碼區塊，僅在條件為真時執行該區塊。
有兩種類型的條件判斷，具有不同的堆疊行為 — 理解這種區別至關重要。
一元條件判斷在不消耗堆疊頂端值的情況下檢查它。該值保留在堆疊上，可供下一次比較或 drop 使用。
二元條件判斷比較 NOS（a）與 TOS（b）。它們會消耗 TOS 並在堆疊上留下 NOS，無論結果如何。將 a b >? 視為詢問「a 是否大於 b？」— 正如您在數學中會寫的那樣。
由於二元條件判斷會在堆疊上留下 a (NOS)，您可以對同一個值進行多次鏈式測試：
實際規則：a b >? 詢問「a 是否大於 b？」留在堆疊上的值始終是 a (NOS)。
任何測試後，原始值仍在堆疊上。您必須明確移除它：
鏈式操作之所以有效，是因為值在測試之間持續存在：
R3forth 刻意省略了 IF-ELSE。這不是限制 — 這是一個設計選擇，鼓勵您將邏輯分解為小型、命名的單字（這種做法稱為「因子化」）。結果是程式碼讀起來幾乎像英文，並且更容易測試和重用。
要在絕對必要時複製 IF-ELSE，請使用提前退出：
對於連續整數，請使用跳轉表：
對於非連續值，請鏈式比較並提前退出：
錯誤 1：忘記清理堆疊
錯誤 2：誤讀哪個值被消耗
錯誤 3：巢狀條件判斷未清理
當條件判斷放在程式碼區塊內時，它就變成了一個迴圈。只要條件為真，區塊就會重複執行。當條件為假時，執行會跳轉到 ) 後面的單字。
當 TOS 達到 10 時，<? 為假，迴圈結束。計數器在之後被丟棄。
一元條件判斷 ( 1? ) 不消耗堆疊，使倒數迴圈更快：
是否包含 0 取決於您放置程式碼的位置：
帶有累加器的迴圈 — 三種風格：
遞迴自然發生：一旦單字定義開始，該單字就可以呼叫自身。
遞迴規則：始終確保終止條件正確，並且堆疊在基本情況和遞迴情況之間保持平衡。
當一個單字在 ; 之前被呼叫為最後一個操作時，R3 會將呼叫轉換為跳轉而非實際呼叫 — 不會發生堆疊增長。尾遞迴單字會變成迴圈：
當問題自然分解為更小的相同子問題時（樹狀結構、分治法），請使用遞迴。對於線性遍歷和簡單計數，請使用迴圈。
變數定義了記憶體中的命名位置。實際位址在編譯時分配 — 您無需知道它，只需使用名稱即可。
以 *1000 作為範例基底位址：
# 定義內的 * 語法不是乘法運算子。它保留了指定位元組數的零初始化的區塊：
變數名稱成為區塊開頭的指標。與列出值比較：
當您需要一個在執行時填寫的緩衝區或陣列時，請使用 *。
記憶體佈局：每個預設儲存格為 8 位元組（64 位元）。連續儲存格之間相隔 8 位元組。
語言透過 MEM 暴露了可用記憶體的起始位置。在此之外，三個單字管理一個簡單的基於堆疊的配置器：
此方案的優點：無需垃圾收集器。
文字是記憶體中的位元組序列。原始碼中的字串用雙引號括起來：
當 R3 遇到字串字面值時，它會在記憶體中儲存位元組，附加一個零位元組（null 終止符），然後將第一個字元的位址推入堆疊。
字串儲存在字串常數區域，每次單字執行時都會推入位址。
位元組儲存在變數記憶體中，包括 null 終止符。'greeting 是位址。
.print 單字處理格式字串，其中包含 % 佔位符，並從堆疊中消耗值：
注意：格式字串按照 % 佔位符的順序，從右到左消耗堆疊上的值。如果您需要在列印後將值保留在堆疊上，請使用 dup 或 over。
若要建立字串指標陣列：
若要建立連續的字串區塊：
暫存器 A 和 B 是兩個快速的輔助變數，針對記憶體遍歷進行了優化。與堆疊值不同，它們在單字呼叫之間保持不變。
主要用途：將位址載入 A 或 B，然後使用 A@+ / A!+ 依序讀取或寫入。這比在資料堆疊上管理指標算術更乾淨。
暫存器 B 具有相同的操作：>B , B> , B+ , B@ , B! , B@+ , B!+ 等。
search 使用暫存器 A 中的位址。第一個迴圈使用 list1，第二個使用 list2 — 無需將位址通過堆疊傳遞。
暫存器在單字呼叫之間保持不變。當您必須呼叫另一個可能使用暫存器的單字時，請先儲存它們：
✓ 好處：線性記憶體遍歷、迴圈中的累加器、單一單字內臨時位址儲存。
✗ 避免：跨多個單字的長期儲存（請改用變數），或任何會使程式碼難以理解且無文件記錄的地方。
還有第二個堆疊處理單字呼叫 — 每次執行 ; 時儲存返回位址。
謹慎使用：只要每次 >R 都與 ; 之前的 R> 相匹配（包括條件退出），就可以安全地將返回堆疊用作單一單字內的臨時儲存。避免跨單字邊界使用它 — 每個單字都必須將返回堆疊恢復到其原始狀態。
R3forth 透過動態連結庫（Windows 上的 .dll，Linux 上的 .so）連接到作業系統。這允許您從 R3 程式碼呼叫任何 C 相容的函數。
最簡單的起點 — 只需包含主控台函式庫：
平台支援：R3 專為 Windows、Linux、macOS（未來）和 Raspberry Pi（未來）設計，儘管這些移植工作仍在進行中。
在 .input 之後，輸入的文字會儲存在 ##pad 變數中。
注意：偵錯工具仍在開發中。
堆疊操作速度最快。將常用值保留在堆疊上，而不是變數中。
倒數迴圈更快，因為 1? 不會消耗計數器：
一旦知道答案就立即退出：
為了清晰起見進行因子化，但在緊湊的迴圈中內嵌瑣碎的操作：
R3forth 教學 — 請參閱配套的參考文件以取得完整的基礎字典。