08-02-2024
Семантика: | |
---|---|
Тип исполнения: | |
Появился в: |
1988 |
Автор(ы): | |
Релиз: |
8.5.12 / 29 июля 2012 |
Тестовая версия: |
8.6b2 / 5 августа 2011 |
Типизация данных: |
динамическая |
Испытал влияние: | |
Повлиял на: | |
Сайт: |
tcl.sourceforge.net |
Tcl (от англ. Tool Command Language — «командный язык инструментов», читается «тикль» или «ти-си-эль») — скриптовый язык высокого уровня.
Tcl часто применяется совместно с графической библиотекой Tk (Tool Kit). Связку Tcl/Tk по-русски иногда называют «Так-тикль» (английский вариант — «тикль-ток»).
Области применения языка — быстрое прототипирование, создание графических интерфейсов для консольных программ (пакетов программ), встраивание в прикладные программы, тестирование. Также Tcl применяется в веб-разработке.
Tcl, наряду с Perl и Python, стал одним из трёх классических скриптовых языков общего назначения. Эта троица фигурирует не только в качестве списка свободных дистрибутивов, собираемых в ActiveState, но и, например, как языки, на которых (помимо диалекта PL/pgSQL) можно писать триггеры и хранимые процедуры популярного сервера БД PostgreSQL.
Tcl, как встраиваемый язык, нашел применение и в сфере САПР (CAD|CAM|CAE)[1][2]. Он, к примеру, используется как средство настройки баз данных, в постпроцессоре Unigraphics. Кроме того, он де-факто является языком автоматизации и интеграции во всех ведущих программных пакетах разработки микросхем (ПЛИС и ASIC).
Содержание |
В Tcl данными всех типов, включая код программы, можно манипулировать как строками. Это делает его языком с естественной поддержкой метапрограммирования. Эта парадигма программирования учитывалась в ходе разработки и эволюции языка.
Программа на Tcl состоит из команд, разделённых символами новой строки или точками с запятой. Каждая команда состоит из набора полей, разделённых пробелами. Первое поле должно быть именем команды, а необязательные остальные поля — передаваемые этой команде аргументы. Команда возвращает значение, иногда пустое. То есть, как и в Лиспе, в Tcl используется префиксная нотация.
Ключевых слов как таковых нет — понятие команды в Tcl аналогично понятию процедуры или функции распространённых языков программирования. Это относится и к управляющим конструкциям языка. В сочетании с элементарным синтаксисом это обеспечивает хорошую расширяемость языка, в том числе и библиотеками, написанными на других языках, таких как C/C++ или Java.
В Tcl также качественно реализована модель управления программой на основе событий. События могут генерироваться таймером, при появлении данных в канале, изменении значения переменной, при завершении какой-либо внешней программы, или просто при работе пользователя с интерфейсом Tk. Можно задавать свои события и управлять ими.
Как и большинство современных скриптовых языков Tcl содержит развитые средства работы с регулярными выражениями, работает с ассоциативными массивами и другими динамическими структурами данных.
В базовом Tcl нет поддержки ООП, однако существует множество расширений Tcl объектно-ориентированными механизмами, реализованных в виде подключаемых библиотек на Си, или самом Tcl. Вот самые распространённые из них[3]:
расширение | реализовано на | особенности используемой модели |
---|---|---|
XOTcl | C | мощная объектная система с динамическим определением классов и методов, близкая к CLOS |
incr Tcl | C | ООП в стиле, близком к C++, расширенном введением конфигураторов |
Snit | Tcl | реализация объектной модели на основе делегирования, а не наследования |
STOOOP | Tcl | ООП в стиле, максимально близком к C++, также введён механизм переключения классов |
TclOO[4] | C | Компактная, но мощная объектно-ориентированная система, которую можно использовать как непосредственно, так и как фреймвок для построения расширенных моделей ООП. |
Пространства имён поддерживаются на уровне ядра языка. При реализации механизмов ООП на Tcl используется поддержка иерархии вложенности пространств имён в этом языке[5].
На Tcl легко программировать в функциональном стиле: он обеспечивает такие механизмы, как функции высшего порядка и абстракции функций[6], хотя Tcl редко используют таким образом. Вот пример того, как можно осуществить композицию двух функций:
proc o {f g x} {$f [$g $x]}
В версии 8.5 в Tcl также введена команда apply, значительно облегчающая программирование в этом стиле.
Вот пример её использования из официальной документации:
proc map {lambda list} { set result {} foreach item $list { lappend result [apply $lambda $item] } return $result } map {x {return [string length $x]:$x}} {a bb ccc dddd}
результатом работы этого примера будет
1:a 2:bb 3:ccc 4:dddd
Язык разработан Джоном Оустерхаутом (John Ousterhout) в то время, когда он работал в университете Калифорнии в Беркли. Первоначальной целью было создание универсального языка для встраивания в консольные приложения. Вслед за этим Оустерхаут расширил свой язык средствами создания графических интерфейсов — так появился Tcl/Tk.[7]
За 4 года развития в университетских стенах Тикль-сообщество выросло до нескольких сотен тысяч программистов. В 1993 году было разработано первое объектно-ориентированное расширение — incr Tcl.
В 1994 г. Оустерхаут становится ведущим инженером проекта SunScript. В течение следующих 4 лет, став одним из проектов корпорации Sun, Тикль не только остался свободно распространяемой системой, но и значительно усовершенствовался, стал кросс-платформенным.
Заметный удар по популярности языка нанёс Ричард Столлман, опубликовав в сентябре 1994 г. в ряде новостных групп рекомендацию «Почему вы не должны использовать Tcl» [8]. В ней он на основании утверждений, что «Tcl разработан не как серьёзный язык программирования» и «Tcl имеет особый синтаксис, притягательный для хакеров из-за своей простоты. Но синтаксис Tcl кажется странным для большинства пользователей.», а также в связи с продвижением Emacs Lisp вынес вердикт: «проект GNU не собирается использовать Tcl в программном обеспечении GNU». Помимо субъективных претензий к дизайну языка, Столлман указал на объективный на тот момент недостаток — низкое быстродействие.
Тем не менее, рост количества разработчиков, активно использующих тикль, составил за этот период 600 %.
В 1998 г. в связи с Java-бумом и связанной с ним острой конкурентной борьбой корпорация уже не могла уделять тиклю прежнего внимания. Джон Остераут покидает Sun и создаёт (при поддержке Sun) компанию Scriptics, продолжая развитие технологии Tcl/Tk[9][10]. Это была одна из первых коммерческих программных фирм, чья деятельность строилась вокруг бесплатного свободного ПО.
В марте 1998 года Оустерхаут пишет ставшую классической статью «Сценарии: высокоуровневое программирование для XXI века»[11], в которой назвал скриптовые языки языками системной интеграции, потому что они ориентированы прежде всего на работу с объектами операционной среды, а не с элементарными данными. Это позволяет без написания тысяч строк кода двумя-тремя командами «склеивать» такие объекты в одно целое.
В том же году он выиграл за разработку языка Tcl две крупных награды. Первая — это ACM Software System Award, вручаемая за «наиболее значимое программное обеспечение». Этой наградой до этого были отмечены такие основополагающие системы, как стек протоколов TCP/IP, первая электронная таблица, первая реляционная база данных, World Wide Web, Unix, PostScript и Smalltalk. Вторая — это ежегодная USENIX Software Tools User Group (STUG) Award, в знак признания выдающегося программного обеспечения.
В 1999 году выходит Tcl 8.0 — в этой реализация впервые появилась компиляция в байткод, что позволило в 6 раз поднять быстродействие[12]. В следующую модификация Tcl 8.1 введена полноценная поддержка юникода, в ней впервые реализована многопоточность. В связи c этим релизом Остераут заявил:
«В целом 8.1 переводит Tcl в новую категорию, поскольку теперь его можно использовать для серверных приложений. Си, Си++ и Java можно по-прежнему использовать для создания частей приложений, критических с точки зрения производительности, а Tcl — для интеграции и создания интерфейсных компонентов». [13] |
В 2000 году фирма Scriptics была переименована в Ajuba Solutions, а затем куплена фирмой Interwoven, не заинтересованной в работе со Tcl Core Team.
На 9-ой конференции по Tcl/Tk, проходившей в Ванкувере, была представлена виртуальная файловая система StarKit, обеспечившая новый, удобный для обычного пользователя способ распространения Tcl программ.
commandName argument1 argument2 … argumentN
Первое слово — имя команды, остальные — её аргументы. Любой аргумент может быть заменён другой командой, помещённой в квадратные скобки. Любые аргументы в фигурных скобках передаются команде «как есть», в виде единого аргумента.
Синтаксис:
set переменная значение
Пример:
set a 2
set b 3
Синтаксис:
# текст комментария
Пример:
# это комментарий
Синтаксис:
puts выражение
Пример:
puts "Привет! Это я." puts 123 puts $a puts "b = $b"
Синтаксис:
while { Выражение_Tcl_С_Логическим_Значением } { TclКоманда другаяTclКоманда … … }
Пример:
while { $x < 10 } { puts $x incr x }
Синтаксис:
if { Выражение_Tcl_С_Логическим_Значением } { КомандаTcl }
Пример:
if {$x < 0} { set x 0 }
Пример:
switch -glob — $var { {see} - {saw} - {seen} { puts "Все это значит одно и то же!"} }
pwd
просто возвращает текущий рабочий каталог. А командой
set wdir [pwd]
вы сохраните имя текущего каталога в переменной wdir.
glob Образец
возвратит список имён файлов текущей директории, удовлетворяющих шаблону Образец.
Процедуры определяются следующим образом
proc имяПроцедуры { списокАргументов } { … … }
Следующий фрагмент кода создаст и инициализирует ассоциативный массив (называемый в других языках также карта, словарь, или хеш).
set capital(France) Paris set capital(Italy) Rome set capital(Germany) Berlin set capital(Poland) Warsaw set capital(Russia) Moscow set capital(Spain) Madrid
Для запроса и вывода одного из значений ассоциативного массива используется
puts $capital(Italy)
Список всех стран (ключей массива) можно получить командой
array names capital
Результат не будет отсортирован, потому что массивы Tcl базируются на хеш-таблицах.
Poland Spain Russia Germany Italy France
Сортировку можно выполнить командой
lsort [array names capital]
Чтобы сослаться на массив (передать его как ссылку) используется имя содержащей его переменной:
proc demo arrName { upvar 1 $arrName arr ;# tie the reference to a local name #do something with arr }
Для доступа к массиву по значению, используется array get или array set. Например, чтобы скопировать один массив в другой:
array set Newarr [array get Oldarr]
В Tcl 8.5 введены массивы, передаваемые по значению — словари (dict).
Для преобразования скалярной переменной в массив и наоборот следует удалить существующую переменную при помощи команды unset.
По умолчанию внутри процедуры видны только определённые в ней переменные. За пределами определения процедуры её переменные недоступны, иначе чем через механизм передачи параметров. Вы можете иметь переменные в процедуре с таким же именем, как и в основной программе, при этом значения этих переменных будут различаться, по сути это будут разные переменные. Чтобы изменить это поведение используются команды global или upvar.
Дополнительные примеры с комментариями на русском вы можете найти на wiki-ресурсе Нижегородской Группы Пользователей Linux в разделе Programming Gems::Tcl/Tk.[14]
Программа Hello, world выглядит так
puts "Здравствуй, мир!"
или так
puts {Здравствуй, мир!}
Вывод значения элемента массива OldArray(precision), имя которого (массива) задается новой переменной NewArray
set NewArray OldArray puts [set ${NewArray}(precision)]
Метод (A) — Сложение с использованием цикла 'foreach'
set numbers {1 2 3 4 5 6 7 8 9 10} set result 0 foreach number $numbers { set result [expr {$result + $number}] } puts $result
Метод (B) — Гораздо более элегантный способ с использованием команды 'join'
set numbers {1 2 3 4 5 6 7 8 9 10} puts [expr [join $numbers +]]
В массиве tcl_platform, содержится информация о свойствах платформы, на которой запущен Tcl. Список имён свойств может быть получен с помощью
array names tcl_platform
Следующий фрагмент выводит их вместе со значениями:
foreach i [array names tcl_platform] { puts "$i = $tcl_platform($i)" }
Если свойства должны быть отсортированы
foreach i [lsort [array names tcl_platform] ] { puts "$i = $tcl_platform($i)" }
Здесь демонстрируется вложенность команд. Они могут быть вложены на любую глубину. Подобного же результата можно достичь с помощью команды parray (появившейся в Tcl 8.5).
Процедура filter возвращает те элементы списка, для которых script принимает значение TRUE:
proc filter {list script} { set res {} foreach e $list {if {[uplevel 1 $script $e]} {lappend res $e}} return $res }
Команда uplevel 1 позволяет вычислить выражение в контексте, в котором вызывается слово filter.
Процедура in — это сокращённая запись для включения (инклюзии) множеств:
proc in {list e} { expr {[lsearch -exact $list $e]>=0} }
Проверка:
% filter {a b c} {in {b c d}} b c
proc ! x {expr {$x<2? 1: $x*[! [incr x -1]]}}
Здесь демонстрируется, что именем команды могут быть любые строки, а также известный по другим языкам оператор ?:.
Tcl — интерпретируемый язык, то есть программы на Tcl готовы к выполнению без компиляции и компоновки.
Интерпретатор Tcl лицензией, позволяющей использовать его без ограничения в разработке проприетарных приложений, а также создавать проприетарные производные системы. Разработчики относят её к BSD подобным, хотя по сравнению с лицензией BSD лицензия Tcl накладывает меньшее количество запретов.
В настоящее время работа над ядром языка Tcl ведётся группой разработчиков именуемой Tcl Core Team. Самые свежие версии Tcl-транслятора и основных библиотек доступны в см. список.
Транслятор Tcl компилирует программу в промежуточное представление — байткод, а затем интерпретирует её. В отличие от, например, Python, это промежуточное представление не сохраняется на диск, программа может хранится только в исходных текстах, возможно упакованных в StarKit модуль или с помощью какого-нибудь другого враппера. В зависимости от параметров компиляции интерпретатор Tcl может поддерживать или не поддерживать многопоточность.
Хотя в большинстве учебников по Tcl для начинающих говорится что-то вроде «в Tcl есть всего один тип переменных — строка», на самом деле трансляторы Tcl уже давно как устроены по-другому. Внутри Tcl использует систему динамических типов с автоматическим, прозрачным преобразованием к строковому виду.
Tcl входит практически во все дистрибутивы Linux. Для Microsoft Windows требуется отдельный установочный пакет.
В настоящее время текущая стабильная версия Tcl 8.4, её основные отличия от предыдущей — новые функции (оптимизация 64-битного кода, VFS, дополнения в плане интроспекции) и некоторое повышение быстродействия за счёт оптимизации работы с байткодом.
Новые возможности, добавленные в версии 8.1 (в частности, поддержка многопотокового выполнения, средства интернационализации и работа с символами Unicode), замедлили работу Tcl по сравнению с давшей скачок скорости восьмой версией примерно на 19 %. Разработчики 8.4 приложили все усилия для того, чтобы максимально повысить скорость выполнения программ, добиться, чтобы они работали не только не медленнее, но даже быстрее, чем это было при появлении версии 8.0. Эта цель была достигнута практически для всех средств Tcl и Tk — версия 8.4 в среднем в 8 раз быстрее чем версия 7.6[12]. Текущая версия TCL — 8.5.
Существует альтернативные реализации Tcl для популярных виртуальных машин общего назначения. Это написанный на Java интерпретатор — Jacl[15] (последняя версия от 2008 года), и проект Eagle[16], реализующий большинство команд Tcl 8.4 для CLR (Доступны сборки для .NET 4.0 и 2.0). Ведутся эксперименты по трансляции Tcl программ в код виртуальной машины Parrot, разрабатываемой для шестой версии Perl[17].
Для программирования встраиваемых систем и встраивания в приложения разработан специальный диалект Tcl Jim[18]. Это интерпретатор реализующий большое подмножество Tcl, расширенное дополнительными механизмами объектно-ориентированного и функционального программирования и занимающий в скомпилированном виде менее 100 килобайт.
Ещё один диалект Tcl — скриптовый язык мобильных устройств Hecl[19], реализованный на Java (J2ME). Что же касается платформы Android, поддержку Tcl на ней (наряду с другими скриптовыми языками) обеспечивает скриптовая прослойка SL4A[20].
В web-программировании Tcl обычно используется вместе с веб-сервером AOLServer или одним из «облегчённых» веб-серверов, вроде lighttpd, ориентированным на FastCGI. Для интеграции Tcl с Apache существует модуль Rivet[21].
Существуют также такие проекты, как TclHttpd[22] и его преемник — Wub[23], являющиеся полноценными Web-фреймворками. На базе нового объектного расширения языка TclOO разрабатывается веб-фреймвок Woof (Web Oriented Object Framework)[24].
Помимо использования в качестве языка реализации веб-приложений, TCL может использоваться как скриптовый язык для расширения существующих приложений. К примеру на нём пишут модули для IRC бота Eggdrop.
Все нижеперечисленные дистрибутивы распространяются свободно и собраны из компонентов, имеющих ту или иную свободную лицензию. Большинство из них — кроссплатформены (кроме WinTclTk и Tcl/Tk Aqua), хотя в Unix-системах Tcl/Tk обычно является частью дистрибутива ОС.
Недостатком ранних версий Tcl/Tk, несомненно, было низкое быстродействие. Версии ниже 8-й использовали прямую интерпретацию исходного текста, однако использование байткода разрешило эту проблему. Сейчас по быстродействию Tcl не сильно отличается от PHP[25], хотя заметно уступает таким скриптовым языкам как, например, Python или Lua. Сложные или критические по времени выполнения участки кода рекомендуется выполнять в виде внешних модулей на C/C++.
Tcl/Tk, отличает непривычность синтаксиса для программистов на «традиционных» языках. Он ближе к стандартному синтаксису оболочки Unix. Этот синтаксис может быть произвольно изменён (как и в других «программируемых языках программирования», таких как Forth[26] или Common Lisp). Это может быть преимуществом для программиста-индивидуала или небольшой группы программистов, но делает Tcl/Tk вряд ли пригодным для использования в качестве языка общего назначения при разработке в промышленном масштабе. Хотя наличие стандартизированных расширений снижает остроту этой проблемы. Tcl может использоваться и в крупных проектах в пределах своей «экологической ниши» (встроенные скрипты, «склеивание» компонент, WEB-программирование).
Хотя Tcl обладает всеми свойствами функционального языка, его интерпретатор до версии 8.6 не производил оптимизацию хвостовой рекурсии, что затрудняло использование чисто функционального стиля, уменьшало его эффективность. Впрочем, гибкость языка позволяет обойти эту проблему, реализовав подобие такой оптимизации на высоком уровне[27]. Наконец, появившаяся в тестовой версии 8.6 команда tailcall позволяет без особых проблем использовать хвостовую рекурсию.
Наиболее тесная интеграция Tcl с графической библиотекой Tk, которая зачастую используется и в сочетании с другими языками программирования — несомненное преимущество Tcl. Для создания GUI оболочек к консольным программам или пакетам консольных программ Tcl может оказаться наилучшим выбором.
По количеству разработанных для Tcl библиотек расширений и инструментальных средств несколько уступает Питону, а тем более Перлу, но вряд ли вы столкнётесь с их нехваткой. Чего, правда, нельзя сказать о количестве документации и литературы по Tcl, особенно — русскоязычной.
Основные языки программирования (сравнение • IDE • история • хронология) | |
---|---|
Используемые в разработке |
Ада • APL • Язык ассемблера • ActionScript • ABAP/4 • AutoIt • AWK • Бейсик • Си • Кобол • C++ • C# • Cω • Clarion • Clojure • ColdFusion • Common Lisp • D • dBase • Delphi • Eiffel • Erlang • Euphoria • F# • Форт • Фортран • Gambas • Go • Groovy • HAL/S • Haskell • Icon • Java • JavaScript • Limbo • Lua • Модула-3 • Object Pascal • Objective-C • OCaml • Oz • Parser • Паскаль • Компонентный Паскаль • Perl • PHP • PowerBASIC • Python • ПЛ/1 • Пролог • Ruby • Scala • Scheme • Smalltalk • SQL • PL/SQL • Tcl • Vala • Visual Basic (.NET) |
Академические | |
IEC 61131-3 |
Instruction List • ST • FBD • Ladder Diagram (LD) • SFC |
Прочие | |
Эзотерические | |
Визуальные |