定义Forth单词时的栈使用限制：属标准要求还是Gforth实现特性？

Forth编译态栈平衡问题解答 #

测试场景 #

测试在Forth单词定义中使用[ ]时触发错误：

: x [ here ] ;
:2: unstructured
: x [ here ] >>>;<<<

进一步测试发现，任何immediate单词也会引发同类问题：

: y + ; immediate  ok
1 2 y . 3  ok
4 5   ok
: x y ; 
:4: unstructured 
: x y >>>;<<<

核心问题解答 #

1. 该行为是标准规定还是Gforth特性？

这是Forth标准明确要求的行为，并非Gforth独有的实现特性。

Forth标准规定：在编译普通单词（非immediate、非compile-only等特殊类型）的定义时，从进入: ... ;结构开始，到;结束的整个编译过程中，编译态参数栈的深度必须与定义开始时保持一致。

• [ ... ]会将编译态切换为解释态，here在解释态会向栈中压入当前字典指针，导致编译态栈深度增加，违反了栈平衡要求，因此触发unstructured错误。
• immediate标记的单词会在编译态直接执行，y被定义为+且标记为immediate，在编译: x y ;时，y会直接执行，但此时编译态栈为空，执行+会导致栈下溢，同时破坏了编译态栈的深度一致性，因此同样触发错误。

2. Forth栈使用的其他限制

• 解释态与编译态栈隔离：两种状态的参数栈逻辑上相互独立，不能随意跨状态混用栈数据，否则会破坏状态一致性。
• 普通单词的栈效应合规：定义普通单词时，必须明确且遵守其声明的栈效应（如+的栈效应为n1 n2 -- sum），执行时输入输出栈元素数量必须匹配，否则会导致栈混乱。
• compile-only单词的使用限制：此类单词仅能在编译态调用，解释态直接调用会触发错误。
• 控制结构的栈平衡要求：if...then、begin...until等控制结构在编译时，内部栈操作必须保证整体栈深度平衡，否则会触发unstructured类错误。
• 返回栈的专用性：返回栈主要用于保存返回地址和控制结构状态，除非使用>r/r>等专用操作，否则不能用返回栈存储普通数据，避免破坏程序控制流。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user13736218