تی‌سی‌ال
زبان Tcl (مخفف Tool Command Language - زبان کنترل ابزار) حاصل تحقیقات John Ousterhout روی ابزارهای رایانه‌ای طراحی مدارهای الکتریکی در دانشگاه برکلی است. در این تحقیقات، Ousterhout و دانشجویانش مجبور بودند برای هریک از این ابزارها یک زبان کنترل جداگانه طراحی کنند، اما به دلیل توجه بیشتر به خود ابزار (و نه زبان)، ابزارها عموماً دارای زبان‌های کنترل ضعیفی بودند. در پاییز سال ۱۹۸۷، در آزمایشگاه شرکت DEC، این ایده به ذهن Ousterhout رسید که یک زبان فرمان قابل جاسازی(Emdeddable Command Language) طراحی کند. یک زبان مفسری (Interpreted) خوب که بتواند به عنوان یک بسته کتابخانه‌ای در برنامه‌های گوناگون استفاده شود. هدف این بود که مفسر زبان مجموعه‌ای از امکانات اولیه را (مانند متغیرها و ساختارهای کنترلی) فراهم آورد و هر یک از ابزارهای استفاده‌کننده از آن بتوانند ویژگی‌های مورد نظر خود را به آن اضافه کنند. Ousterhout در سال ۱۹۸۸ پس از بازگشت از آزمایشگاه DEC، کار بر روی Tcl را شروع کرد و نخستین نسخه آن را در یک متن پرداز (Text Editor) گرافیکی به کار گرفت. در ابتدا این کار فقط جنبه تحقیقاتی داشت و Ousterhout گمان نمی‌کرد دیگران هم به استقاده از آن علاقه‌مند باشند.
نیاز به امکان جاسازی (Embeddability) قابلیت ویژه زبان Tcl است و به گفته Ousterhout باعث می‌شود که اهداف زیر برای زبان در نظر گرفته شود:
۱. زبان باید گسترش پذیر(extensible) باشد: افزودن امکانات جدید به زبان توسط سایر افراد باید به آسانی امکان‌پذیر باشد و امکانات اضافه شده باید چنان باشند که انگار جزئی از خود زبان هستند (طبیعی باشند، نه این که با استفاده از اعمال پیچیدهای به مقصود برسند).
۲. زبان باید ساده و عمومی باشد، تا بتواند به آسانی با برنامه‌های گوناگون کار کند و امکاناتی را که این برنامه‌ها می‌توانند به زبان اضافه کنند محدود نکند.
۳. زبان باید امکانات خوبی برای ادغام داشته باشد، زیرا امکانات مهم‌تر زبان آنهایی است که توسط برنامه استفاده‌کننده به زبان افزوده شده‌است و کار اصلی زبان ادغام (integration) و پیوند دادن آن‌ها با یکدیگر است.
مهمترین نوآوریهای Tcl عبارتند از قابلیت جاسازی و آسانی تولید واسط کاربر گرافیکی. با ایجاد قابلیت جاسازی، مشکل بسیاری از افرادی که نیاز به یک زبان دارند، اما نمی‌خواهند یک زبان کامل را از ابتدا طراحی کنند حل شده است. به دلیل آسانی جاسازی Tcl در سایر برنامه‌ها، استفاده از آن در اوایل دهه ۹۰ به سرعت رشد کرد. قابلیت دیگر Tcl، مجموعه ابزار Tk است که به عنوان گسترشی بر Tcl تولید شد و امکان ایجاد واسط کاربر گرافیکی با استفاده از ادغام مؤلفه(component)ها را به وسیله Tcl فراهم آورد. این قابلیت نیز به امکان استفاده از Tcl برای تولید برنامه‌های بزرگتر و با واسط کاربر مناسب افزود و در کسترش استفاده از آن سهم به سزایی داشت.
برخی از کاربردهای Tcl به شرح زیر است[۱]:
علاوه بر کابردهای فوق، کاربردهای دیگر تحقیقاتی از Tcl نیز مشاهده شده‌است. به عنوان مثال در سیستم‌های رباتیک از زبان Tcl استفاده شده‌است[۴]. همچنین این زبان در توسعه سریع نرم‌افزار (Rapid Application Development) نیز استفاده شده‌است[۵].
برنامه‌های Tcl تشکیل شده‌اند از دستورهایی که با semicolon یا با رفتن به خط جدید (newline) از هم جدا شده‌اند. هر دستور از تعدادی کلمه تشکیل شده‌است که با فاصله از هم جدا شده‌اند. همهٔ دستورهای Tcl مقدار برمی‌گردانند. اگر برگرداندن مقدار برای دستوری معنا نداشته باشد، یک رشتهٔ تهی برمی‌گرداند.
در Tcl نیازی به تعریف متغیر نیست. هر متغیری در اولین دفعه استفاده آن، تعریف می‌شود. همچنین متغیرها در Tcl دارای نوع نیستند. هر متغیری می‌تواند هر مقداری بگیرد[۱]. البته می‌توان با استفاده از دستور variable اقدام به تعریف متغیر در یک فضای نام (علوم رایانه) کرد[۳]. با استفاده از دستور set می‌توان مقادیر را در متغیرها ذخیره و از آن‌ها بازیابی نمود. برای ذخیره :
set x ۳۲ برای خواندن مقدار :
set x برای استفاده از مقادیر یک متغیر از روش «جایگذاری متغیر» به شکل زیر استفاده می‌شود: expr $x+3 این دستور مقدار x+۳ را برمی‌گرداند. هنگامی که یک علامت دلار در عبارت ظاهر می‌شود، Tcl حروف و اعداد پس از آن را به عنوان نام متغیر تعبیر می‌کند و مقدار آن متغیر را به جای نام آن می‌گذارد[۱].
جایگذاری متغیر را می‌توان برای همه کلمه‌های یک دستور Tcl، مستقل از این که آن کلمه یک نام دستور یا یک آرگومان است، به کار برد. مثلاً عبارات زیر معادل عبارات قبلی است: set a expr set x ۳۲ $a $x+3 Tcl مجموعه کاملی از دستورهای کنترلی شامل دستورهای اجرای شرطی، دستورهای حلقه و دستورهای زیربرنامه‌ای را دارد. دستورهای کنترلی Tcl دستورهایی عادی هستند که به عنوان آرگومان، اسکریپتهای Tcl می‌گیرند[۱]. به عنوان مثال دستور proc که برای تعریف زیربرنامه به کار می‌رود، سه آرگومان می‌گیرد: نام زیربرنامه، لیست نام پارامترهای آن، و بدنه زیربرنامه که یک اسکریپت Tcl است: proc power {base p} {
مشابها دستور while که در بالا مشاهده می‌شود، یک دستور Tcl است که دو آرگومان می‌گیرد: یک عبارت که همان عبارت شرط است و یک بدنه که یک اسکریپت Tcl است.
از این زیربرنامه می‌توان به شکل زیر استفاده کرد: power 2 6 power 1.15 5 همهی امکانات اساسی Tcl به وسیله دستورها نمایش داده می‌شوند. حتی عبارات نیز به وسیله اجرای دستورهای و به عنوان خروجی آن‌ها محاسبه می‌شوند. قالب معمول دستورهای Tcl به شکل زیر است [۲]: command arg1 arg2 arg۳ …... دستورهای Tcl به سه دسته تقسیم می‌شوند [۱]:
۱. دستورهای توکار (built-in commands): این دستورهای به وسیله مفسر Tcl فراهم می‌شوند و در همه برنامه‌های Tcl قابل استفاده‌اند. دستورهای proc,while,set و return که در مثال‌های بالا آمده‌اند نمونه‌هایی از این دستورهای هستند.
۲. دستورهایی که به وسیله امکان گسترش (Extension mechanism) زبانTcl به آن اضافه می‌شوند. می‌توان به وسیله توابعی که کتابخانه Tcl فراهم می‌کند، نام یک دستور و زیربرنامه اجراکنندهٔ آن (به زبان C و ++C) را به مفسر Tcl اطلاع داد. پس از این کار هر کجا که آن نام در اسکریپت Tcl ظاهر شود، مفسر همان تابع معرفی شده (به زبان C) را برای اجرای دستور فراخوانی می‌کند. دستورهای توکار Tcl نیز به همین روش پیاده‌سازی شده‌اند.
۳. زیربرنامه‌های تعریف شده به وسیله دستور proc: به‌طور کلی از extension برای پیاده‌سازی دستورهای سطح پایین و از proc برای پیادهسازی دستورهای سطح بالا که نوشتن آن‌ها به Tcl آسانتر است استفاده می‌شود.
چنان‌که گفته شد عبارات در Tcl به وسیله اجرای دستور ارزیابی می‌شوند. به عبارت دیگر مفسر Tcl خود عبارات را ارزیابی نمی‌کند، بلکه تنها عمل دسته‌بندی آرگومانها، جایگذاری مقادیر و فراخوانی دستور را انجام می‌دهد. به همین دلیل در Tcl از دستور expr برای ارزیابی عبارات ریاضی استفاده می‌شود[۲].
دستور expr با آرگومانهای خود به شکل عبارت ریاضی برخورد می‌کند[۱]. این دستور با عبارات ریاضی، شامل اعداد صحیح، اعشاری و مقادیر منطقی (boolean) سر و کار دارد. قواعد حاکم بر عبارات expr همان است که بر عبارات در زبانC حاکم است[۲]. به علاوه دستور expr برخی توابع اولیه ریاضی را نیز پشتیبانی می‌کند. به عنوان مثال [۲]: set len [expr [string length foobar ] ] که مقدار طول رشته foobar را (که برابر با۶ است) محاسبه می‌کند و: set pi [expr {۲*asin(1.0)}] که مقدار عدد pi را محاسبه می‌کند.
زبان Tcl مقادیر درون علامت نقل قول (” ”) را ارزیابی و به جای عبارات درون آن مقادیر لازم را قرار می‌دهد. به قراردادن یک عبارت در آکولاد ({ }) می‌توان از این کار جلوگیری کرد: set name Ali ”My name is $name” دستور دوم مقدار My name is Ali را برمی‌گرداند در حالی که دستور سوم مقدار My name is $name را برمی‌گرداند.
رشتهها واحد اساسی داده در Tcl هستند و به همین دلیل است که دستورهای زیادی برای کار با آن‌ها وجود دارد.
دستور string مجموعه‌ای است از عملیات قابل انجام بر روی رشته‌ها. نمونه‌ای از این عمل را در مثال بالا در بحث عبارتها مشاهده می‌کنیم. اولین آرگومان این دستور نام عملی است که باید انجام گیرد. برخی از اعمال مجاز عبارتند از: bytelength, compare, equal, first, index, is, last, length, map, match, range, repeat, replace, tolower, totitle, toupper, Tcl امکاناتی را برای کار با اندیسها در رشته‌ها فراهم می‌کند. کاراکترها در رشته از ۰ شمرده می‌شوند. به عنوان مثال دستور زیر کاراکترهای سوم تا آخر رشته با نام name را برمی‌گرداند. مثلاً اگر name حاوی مقدار ahmadi باشد: string range $name 3 end مقدار adi را برمی‌گرداند.
برخی از اندیسهای قابل استفاده در این دستورهای عبارتند از: first, last, wordstart, wordend همچنین دستور string امکاناتی را برای بررسی تطابق یک رشته با یک رشته دیگر و نیز تعلق یک رشته به یک کلاس خاص (مثلاً عدد بودن محتویات یک رشته) فراهم می‌کند.
Tcl همچنین دستورهایی مانند append, scan, format, binary را برای عملیات پیشرفته روی رشته‌ها فراهم می‌کند.
در زبان Tcl از علامت # برای مشخص کردن توضیحات برنامه استفاده می‌شود. هر توضیح یک خط را اشغال می‌کند. برای توضیحات چند خطی می‌توان از قراردادن \ در پایان هر یک از خطوط استفاده کرد[۲]. در زیر مثال‌هایی از توضیحات Tcl مشاهده می‌شود. and here is the rest of the line above یکی از قابلیتها در زبان Tcl، امکان کار با لیستهاست. برخی از دستورهای کار با لیستها عبارتند از[۲] :
list, lindex, llength, lrange, lappend, linsert, lsearch, lreplace, … لیستها در Tcl دارای دو کاربرد عمده هستند [۳]:
۱. استفاده در دستور کنترلی foreach
۲. ساخت پویای اجزای یک دستور Tcl برای اجرای آن در آینده به وسیله دستور eval
البته لیستها وسیله مناسبی برای ساخت دادهساختارهای پیچیده در Tcl نیستند و برای چنین کاری استفاده از آرایه‌ها مناسبتر است [۲]. یک نمونه از کاربرد دستورهای لیست در Tcl در زیر آمده‌است[۳]: Bob Carol ٪ set c۲ [list Ted Alice] Ted Alice ٪ set Party1 [list $c۱ $c2] ٪ set Party2 [concat $c۱ $c2] Bob Carol Ted Alice ٪ linsert $Party1 1 Richard
آرایه یک متغیر Tcl با اندیسهای رشته‌ای است. می‌توان به اندیس به چشم کلید و به آرایه به دید مجموعه‌ای از عناصر که به وسیله کیلد قابل شناسایی هستند نگریست[۲]. از این نظر، می‌توان گفت آرایه‌های Tcl مانند Hashها در زبان Perl هستند [۳]. قابلیت انعطاف آرایه‌ها آن‌ها را به ابزاری مهم برای برنامه‌نویسی در Tcl تبدیل می‌کند. یکی از استفاده‌های مهم آرایه‌ها در Tcl ایجاد دادهساختارهای پیچیده است که در زبان‌هایی مثل C و Pascal به وسیله مفاهیمی مانند struct و record تعریف می‌شوند[۲].
در زیر نمونهای از کاربرد آرایه‌ها در Tcl دیده می‌شود[۳]: ٪ set People(friend) Tom Tom ٪ set People(spouse) Marcia Marcia ٪ set People(boss) Jack Jack ٪ array names People friend boss spouse ٪ set Person $People(friend) Tom ٪ array get People friend Tom boss Jack spouse Marcia ٪ set People(friend) \ [concat $People(friend) Bob] Tom Bob ٪ set Person $People(friend) Tom Bob
چنان‌که گفته شد زیربرنامه‌ها امکان کپسولهسازی (encapsulation) دستورهای در قالب یک دستور را فراهم می‌کنند. زیربرنامه‌ها همچنین یک محدوده(scope) محلی برای متغیرها ایجاد می‌کنند[۲].
در آغاز، Tcl دارای یک محدوده سراسری (global) برای متغیرها، محدوده‌های محلی درون زیربرنامه‌ها و یک محدوده سراسری برای زیربرنامه‌ها بود. از Tcl ۸٫۰ به بعد محدوده-نام‌ها به Tcl اضافه شد که محدوده جدیدی برای زیربرنامه‌ها و متغیرهای سراسری به وجود می‌آورد. نکته دیگر آنکه زیربرنامه‌ها و متغیرها دارای محدوده-نامهای جدا هستند بنابراین می‌توان بدون ایجاد مشکل، متغیر و زیربرنامه همنام داشت[۲]. متغیرهای تعریف شده در هر زیربرنامه، تنها در همان زیربرنامه قابل دسترسی و استقاده هستند. به علاوه متغیرهای سراسری در حالت عادی در برنامه‌ها قابل استفاده نیستند و برای استفاده از آن‌ها باید به شکل صریح (explicit) و با استفاده از دستور global آن‌ها را به سیستم معرفی کرد. همچنین متغیرهای تعریف شده در بلوکهای بالاتر نیز به حالت عادی در بلوک درونیتر قابل استفاده نیستند و باید به وسیله دستور upvar آن‌ها را به سیستم معرفی کرد[۳].
نمونه‌هایی دیگر از تعریف زیربرنامه‌ها، به همراه شیوه استفاده از دستور upvar در زیر آمده‌است[۲]: proc RandomInit { seed } { proc Random {} { proc RandomRange { range } {
که حاصل اجرای آن به این صورت است :
RandomInit [pid] => ۵۰۴۹ Random => ۰٫۵۱۷۶۸۶۸۹۹۸۶۳ Random => ۰٫۲۱۷۱۷۶۷۸۳۲۶۵ RandomRange ۱۰۰ => ۱۷
به عنوان نمونهای از استقاده از دستور upvar می‌توان به پیادهسازی پشته با استفاده از لیست اشاره کرد[۲]:
proc Push { stack value } { proc Pop { stack } {
که در آن stack$ حاوی نام متغیر لیست دارای اطلاعات stack است که در بیرون از محدوده زیربرنامه قرار دارد و به عنوان پارامتر به برنامه فرستاده و تبدیل به یک متغیر قابل استفاده در زیربرنامه شده‌است.
از جمله سایر امکاناتی که زبان Tcl فراهم می‌کند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
در زیر نمونه‌هایی از برنامه‌های کامل Tcl آورده شده‌است. نمونه اول یک اسکریپت کنترلی برای برنامه شبیهسازی Modelsim است و دستورهای افزوده شده به Tcl توسط برنامه Modelsim در آن به خوبی مشهود است: set benchRoot $۱ set testRoot $۲
set testsAddr $۳
set benchName $۴ set testName $۵ set destAddr $benchRoot file delete -force $testRoot/tsource file copy -force $benchRoot/$benchName $testRoot/tsource vsim -voptargs=+acc work.tbleon add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/resetn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/clk add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/pllref add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/plllock add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/errorn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/address add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/data add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/ramsn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/ramoen add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/rwen add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/romsn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/iosn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/oen add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/read add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/writen add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/brdyn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/bexcn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sdcke add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sdcsn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sdwen add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sdrasn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sdcasn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sddqm add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sdclk add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sa add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/sd add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/pio add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/wdogn add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/dsuen add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/dsutx add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/dsurx add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/dsubre add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/dsuact add wave sim:/tbleon/tb/p0/leon0/test onbreak { resume run -all onbreak "" dataset open $benchRoot/$benchName/gold.wlf echo Golden Version Opened for comparison! compare start gold sim compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/resetn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/clk compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/pllref compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/plllock compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/errorn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/address compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/data compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/ramsn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/ramoen compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/rwen compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/romsn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/iosn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/oen compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/read compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/writen compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/brdyn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/bexcn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sdcke compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sdcsn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sdwen compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sdrasn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sdcasn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sddqm compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sdclk compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sa compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/sd compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/pio compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/wdogn compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/dsuen compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/dsutx compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/dsurx compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/dsubre compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/dsuact compare add gold:/tbleon/tb/p0/leon0/test compare run compare saverules $destAddr/$testName-$benchName-comprules.sav
onerror { echo Hurray! No Differences Found!!; resume
compare savediffs $destAddr/$testName-$benchName-compdiffs.sav echo Comparison complete! quit -sim; dataset close gold
نمونه دوم یک برنامه ping ساده است که در محیط لینوکس اجرا می‌شود[۶]:
frame .buttons -borderwidth 10 pack .buttons -side top -fill x
button .buttons.quit -text Quit -command exit button .buttons.ping -text Ping -command Ping pack .buttons.quit .buttons.ping -side right
frame .f ; pack .f -side top label .f.l -text Host: entry .f.host -width 20 -relief sunken pack .f.l .f.host -side left
text .log -width 60 -height 10 -bd 2 -relief raised pack .log -side top
proc Ping {} {
به عنوان نمونهای دیگر می‌توان برنامه تبدیل فایل‌های Dos به Unix را مشاهده کرد[۱]:proc Dos2Unix {f} {
foreach f $argv {
/MPR/MPR02.pdf