极刊・一天学懂 Tcl 思想

Tcl 小课堂今天来点实在的，怎么在一篇文章里教会你用 Tcl，有经验的 Tcler 也可以看看，或许可以燃起对 Tcl 更多的兴趣。觉得写得好的，打赏点赞转发，觉得写得一般或者不好的，私下里和我提提意见就可以了。

一天学会 Tcl 并不是一天掌握 Tcl，你写简历的时候可能会用到下面的几个英文单词，那么我觉得这篇文章只能帮你达到 Know 的层次，也就是最基础的 “会” 的阶段，达到入门，小课堂只能做为兴趣小组，关键课后要下功夫，大家有好的读书学习笔记、学习笔记也可以发给我，然后分享给大家，发挥兴趣小组的最大力量。

• Know
• Familiar
• Master
• Experienced
• Strong Experienced

Tcl 学习教材

• 英文名：Tcl and the Tk Toolkit (2nd Edition)
• 中文名：Tcl/Tk入门经典（第2版）
• 作者：John K. Ousterhout, Ken Jones
• 英文版出版社：Addison-Wesley Professional
• 中文版出版社：清华大学出版社
• 出版时间：2009年9月12日
• 页数：816页
• Goodreads：
• https://www.goodreads.com/book/show/6362662-tcl-and-the-tk-toolkit
• 亚马逊：
• https://www.amazon.cn/dp/032133633X/
• 教材支持版本：Tcl 8.5

Tcl 介绍

Tcl 的介绍，请看我之前写的一篇三十而立的Tcl，这里不赘述了，点击原文或者也可在小程序中找到。

• https://qfshare.com/ic-%E4%B8%BA%E4%BD%95%E5%81%8F%E6%81%8B%E4%B8%89%E5%8D%81%E8%80%8C%E7%AB%8B%E7%9A%84tcl/

要立即开始编写 Tcl 脚本，你的 Linux 和 Mac 可以即刻开始，而 Windows 可搜索 ActiveTcl 进行一路 Next 的安装。

为什么学习 Tcl

“使用 Tcl” 是学习 Tcl 的第一动力，数字 IC 设计工程师使用的工具无论前端还是后端，应该大部分是支持 Tcl 做为交互语言的；而模拟 IC 工程师可能少一点，但也能找到那么一两个支持 Tcl 的。

如果你压根用不到 Tcl，或者可预见的未来也不会和 Tcl 打交道，我觉得没有学习的必要。当然如果你想了解下我怎么讲一天学习 Tcl 也是可以继续看下去的。

Tcl 怎样一天就上手

如果你有一定的编程基础，那么学习一门新语言并不难，熟练使用语言去解决问题才是工作中的常态，这也回到了学习 Tcl 的动力所在。

想一想，如果想要设计一门语言，你会怎么做，我们这里只谈 Interpreted Lanuage（关于 Compiled Lanuage 和 Interpreted Lanuage 的区别，是常见的一个讨论，可搜索之）。最直观的就是一个 Compiled Lanuage 需要编译后执行， Interpreted Lanuage 可以直接执行看结果。涉及到编译器和解释器的区别，花1分钟理解下：

编译器

一种计算机程序，负责把一种编程语言编写的源码转换成另外一种计算机代码，后者往往是以二进制的形式被称为目标代码(object code)。这个转换的过程通常的目的是生成可执行的程序。

解释器

一种计算机程序，它直接执行由编程语言或脚本语言编写的代码，并不会把源代码预编译成机器码。一个解释器，通常会用以下的姿势来执行程序代码：分析源代码，并且直接执行；把源代码翻译成相对更加高效率的中间码，然后立即执行它；执行由解释器内部的编译器预编译后保存的代码。

所以 Tcl 的 Interp 是一个解释器，就像一个黑盒子，输入 Tcl 语法规则的命令，经过这个黑盒子立即返回结果。所以我们学习 Tcl 语法就是要掌握 Tcl 语法设计的特点，应用扩展的能力，后续如果还有兴趣可以深入编译原理，或者 Tcl 本身的设计思想。

说了这么多，只是想让说明白，首先要学的是解释器对外部输入命令的 “词法分析”，也就是一条命令输入到解释器里后，Tcl 解释器是如何去拆解它的，Tcl 的最终执行语言是 C，就像上面提到的，Tcl 将你的输入意图通过一个黑盒子转换成 C 来执行。

Tcl 词法分析包含了一些基础部件和一些规则。Tcl 是基于字符串构建的，其基本单位是 Word，word 构成了 Tcl 的命令和选项。规则中最重要的概念是替换。大家先有个概念，稍后举例说明。

为了举例方便，我们先学两个最简单的命令，set 和 puts，使用 set 对一个变量进行赋值（很多语言中直接 = 就是赋值），而 puts 可以将命令输出到文件，或者屏幕上（类似于 shell 的 echo，或者其他语言的 print）。

set a 13 ;
puts $a ;

命令

Tcl 命令使用行或者分号来隔开命令，我一般习惯新起一行也会加分号，避免一些不同平台可能带来的回车问题，也是其他语言带过来的习惯。

单条 Tcl 命令的格式为：command arg1 arg2 arg3 …，Tcl 解释器相当于读了一个句子，并分析找到对应需要执行的功能，并返回结果。Tcl 并不区分数字和字符，Tcl 将整条命令当成一个字符串并根据空白字符拆分为子串进行解析，就是说 Tcl 对变量的类型并不关心，如果你不给对相应的类型，Error Out 或者返回不可预测的结果。

替换

当一个命令字符串很复杂的时候，比如命令套命令，还有变量，还有特殊字符，Tcl 解释器的处理方式就是由内而外替换，我所谓的内外指的是命令外层和内层，用下面这个命令来理解三个主要的替换类型：

• 命令替换
• 变量替换
• 转义替换

set a 13 ;
puts "[set a [expr $a + 3]] \n"

第二个命令最终输出的结果是 ”16 “，然后回车换行，此时的变量 a 的值是16。我们来分析下如何由内而外：

整个命令最外层是要输出一个字符串，内部字符串并非一个简单的字符串，而是有命令和变量等组成，执行内部替换，set 是一个命令，而 \n 是一个换行符。我们从内而外来手动执行这个命令：

注释

expr $a + 3 ; # 得到 16
set a 6 ; # 把 16 赋值给 a# 将 \n 转义为换行，得到一个字符串 “16 换行"，
puts "16 \n" ; # 换行在不同平台对应的应该是一个二进制机器码

从上面的例子可以看出我使用了两种注释方法，在分号后以 # 开始，或者新的一行以 # 开始。归根到底是一个，在命令分隔符的第一个非空字符是 # 的时候，解析为注释。

空格或者其他空白字符

这个是用来对 Tcl word 的分隔符，也用于分隔 Tcl 中的一个数据类型 List。

set age       29
set name      Jack
set position  Engineer

变量的赋值与使用

变量使用的时候形式为 $varname 加 变量名字。

赋值的时候，使用 set varname value。

括号，引号的意义

大括号（Braces），在大括号内的信息不能被替换，相当于一个隔离墙，如果需要替换可以使用引号（double quote）。

方括号（Square brackets），创建嵌套的命令，既然是嵌套就是在内部，按照替换原则，越内部的先被替换掉。

双引号（double quote），将一串字符并成一个单一的 word，就是让 Tcl 解释器明白即使引号内部有很多空格，也是作为一个 word 来处理。

小括号（Round brackets），当这个出现在变量中，做为数组 index 的 container，比如 set mine(name) Steve，name 就是数组的一个 index。

基本编程技能

下面针对每个子主题举简单的例子，不多写文字了。

• 变量定义与使用

set tmp1 "Hello" ;
set tmp2 "ICGeek" ;
puts "$tmp1 $tmp2" ;

• 变量可动态创建

set tmp_varname "xyz" ;
set $tmp_varname "Hello ICGeek" ;
set $tmp_varname ;
eval puts $$tmp_varname ;

• 列表

set tmp_list "1 2 3 4 5" ;
set tmp_index 4 ;
puts [lindex $tmp_list [expr $tmp_index - 1]]

• 数组

set person(name) Jack ;
set person(age) 29 ;
set person(position) engineer ;
set person(123) xyz ;
puts [array names person]

• 字典

dict set mydict a {b c} ;
dict get $mydict a b

• 字符串处理

set tmpstr "123456789abcdef" ;
string index $tmpstr 9 ;
string first "34" $tmpstr ;
string trimright $tmpstr "def"

• 正则表达式

set pattern "abc(123)\{0,1\}def" ;
set tmpstr "my string is abcdef" ;
set is_match [regexp $pattern $tmpstr matchall match_first] ;
puts $matchallputs $match_first

• 输入输出

set myfile "./tmp.txt" ;
set filehandle_myfile [open $myfile a] ;
puts $filehandle_myfile "# This is my file" ;
flush $filehandle_myfileclose $filehandle_myfile

• 条件语句

set is_new false ;
if {$is_new} {
  puts "You are new"
} else {
  puts "You are not new"
}

• 循环语句

for {set cnt 0} {$cnt < 10} {incr cnt} {
  puts "Counter: $cnt" ;
  sleep 1 ;
}

• 自定义函数或者过程

proc myfirstproc {args} {
  puts "This is my first proc" ;
  puts "My args are \"$args\"" ;
  puts [info level 0] ;
}
myfirstproc a b c d;

• 错误调试

set myvar [error "my error message"] ;
puts $errorInfo

• 作用域

```tcl
set global_var "xyz" ;
proc p1 {{x 1}} {
puts [lindex $x 0] ; # de一天学懂 Tcl 思想

Tcl 小课堂今天来点实在的，怎么在一篇文章里教会你用 Tcl，有经验的 Tcler 也可以看看，或许可以燃起对 Tcl 更多的兴趣。觉得写得好的，打赏点赞转发，觉得写得一般或者不好的，私下里和我提提意见就可以了。

一天学会 Tcl 并不是一天掌握 Tcl，你写简历的时候可能会用到下面的几个英文单词，那么我觉得这篇文章只能帮你达到 Know 的层次，也就是最基础的 “会” 的阶段，达到入门，小课堂只能做为兴趣小组，关键课后要下功夫，大家有好的读书学习笔记、学习笔记也可以发给我，然后分享给大家，发挥兴趣小组的最大力量。

• Know
• Familiar
• Master
• Experienced
• Strong Experienced

Tcl 学习教材

• 英文名：Tcl and the Tk Toolkit (2nd Edition)
• 中文名：Tcl/Tk入门经典（第2版）
• 作者：John K. Ousterhout, Ken Jones
• 英文版出版社：Addison-Wesley Professional
• 中文版出版社：清华大学出版社
• 出版时间：2009年9月12日
• 页数：816页
• Goodreads：
• https://www.goodreads.com/book/show/6362662-tcl-and-the-tk-toolkit
• 亚马逊：
• https://www.amazon.cn/dp/032133633X/
• 教材支持版本：Tcl 8.5

Tcl 介绍

Tcl 的介绍，请看我之前写的一篇三十而立的Tcl，这里不赘述了，点击原文或者也可在小程序中找到。

• https://qfshare.com/ic-%E4%B8%BA%E4%BD%95%E5%81%8F%E6%81%8B%E4%B8%89%E5%8D%81%E8%80%8C%E7%AB%8B%E7%9A%84tcl/

要立即开始编写 Tcl 脚本，你的 Linux 和 Mac 可以即刻开始，而 Windows 可搜索 ActiveTcl 进行一路 Next 的安装。

为什么学习 Tcl

“使用 Tcl” 是学习 Tcl 的第一动力，数字 IC 设计工程师使用的工具无论前端还是后端，应该大部分是支持 Tcl 做为交互语言的；而模拟 IC 工程师可能少一点，但也能找到那么一两个支持 Tcl 的。

如果你压根用不到 Tcl，或者可预见的未来也不会和 Tcl 打交道，我觉得没有学习的必要。当然如果你想了解下我怎么讲一天学习 Tcl 也是可以继续看下去的。

Tcl 怎样一天就上手

如果你有一定的编程基础，那么学习一门新语言并不难，熟练使用语言去解决问题才是工作中的常态，这也回到了学习 Tcl 的动力所在。

想一想，如果想要设计一门语言，你会怎么做，我们这里只谈 Interpreted Lanuage（关于 Compiled Lanuage 和 Interpreted Lanuage 的区别，是常见的一个讨论，可搜索之）。最直观的就是一个 Compiled Lanuage 需要编译后执行， Interpreted Lanuage 可以直接执行看结果。涉及到编译器和解释器的区别，花1分钟理解下：

编译器

一种计算机程序，负责把一种编程语言编写的源码转换成另外一种计算机代码，后者往往是以二进制的形式被称为目标代码(object code)。这个转换的过程通常的目的是生成可执行的程序。

解释器

一种计算机程序，它直接执行由编程语言或脚本语言编写的代码，并不会把源代码预编译成机器码。一个解释器，通常会用以下的姿势来执行程序代码：分析源代码，并且直接执行；把源代码翻译成相对更加高效率的中间码，然后立即执行它；执行由解释器内部的编译器预编译后保存的代码。

所以 Tcl 的 Interp 是一个解释器，就像一个黑盒子，输入 Tcl 语法规则的命令，经过这个黑盒子立即返回结果。所以我们学习 Tcl 语法就是要掌握 Tcl 语法设计的特点，应用扩展的能力，后续如果还有兴趣可以深入编译原理，或者 Tcl 本身的设计思想。

说了这么多，只是想让说明白，首先要学的是解释器对外部输入命令的 “词法分析”，也就是一条命令输入到解释器里后，Tcl 解释器是如何去拆解它的，Tcl 的最终执行语言是 C，就像上面提到的，Tcl 将你的输入意图通过一个黑盒子转换成 C 来执行。

Tcl 词法分析包含了一些基础部件和一些规则。Tcl 是基于字符串构建的，其基本单位是 Word，word 构成了 Tcl 的命令和选项。规则中最重要的概念是替换。大家先有个概念，稍后举例说明。

为了举例方便，我们先学两个最简单的命令，set 和 puts，使用 set 对一个变量进行赋值（很多语言中直接 = 就是赋值），而 puts 可以将命令输出到文件，或者屏幕上（类似于 shell 的 echo，或者其他语言的 print）。

set a 13 ;
puts $a ;

命令

Tcl 命令使用行或者分号来隔开命令，我一般习惯新起一行也会加分号，避免一些不同平台可能带来的回车问题，也是其他语言带过来的习惯。

单条 Tcl 命令的格式为：command arg1 arg2 arg3 …，Tcl 解释器相当于读了一个句子，并分析找到对应需要执行的功能，并返回结果。Tcl 并不区分数字和字符，Tcl 将整条命令当成一个字符串并根据空白字符拆分为子串进行解析，就是说 Tcl 对变量的类型并不关心，如果你不给对相应的类型，Error Out 或者返回不可预测的结果。

替换

当一个命令字符串很复杂的时候，比如命令套命令，还有变量，还有特殊字符，Tcl 解释器的处理方式就是由内而外替换，我所谓的内外指的是命令外层和内层，用下面这个命令来理解三个主要的替换类型：

• 命令替换
• 变量替换
• 转义替换

set a 13 ;
puts "[set a [expr $a + 3]] \n"

第二个命令最终输出的结果是 ”16 “，然后回车换行，此时的变量 a 的值是16。我们来分析下如何由内而外：

整个命令最外层是要输出一个字符串，内部字符串并非一个简单的字符串，而是有命令和变量等组成，执行内部替换，set 是一个命令，而 \n 是一个换行符。我们从内而外来手动执行这个命令：

注释

expr $a + 3 ; # 得到 16
set a 6 ; # 把 16 赋值给 a# 将 \n 转义为换行，得到一个字符串 “16 换行"，
puts "16 \n" ; # 换行在不同平台对应的应该是一个二进制机器码

从上面的例子可以看出我使用了两种注释方法，在分号后以 # 开始，或者新的一行以 # 开始。归根到底是一个，在命令分隔符的第一个非空字符是 # 的时候，解析为注释。

空格或者其他空白字符

这个是用来对 Tcl word 的分隔符，也用于分隔 Tcl 中的一个数据类型 List。

set age       29
set name      Jack
set position  Engineer

变量的赋值与使用

变量使用的时候形式为 $varname 加 变量名字。

赋值的时候，使用 set varname value。

括号，引号的意义

大括号（Braces），在大括号内的信息不能被替换，相当于一个隔离墙，如果需要替换可以使用引号（double quote）。

方括号（Square brackets），创建嵌套的命令，既然是嵌套就是在内部，按照替换原则，越内部的先被替换掉。

双引号（double quote），将一串字符并成一个单一的 word，就是让 Tcl 解释器明白即使引号内部有很多空格，也是作为一个 word 来处理。

小括号（Round brackets），当这个出现在变量中，做为数组 index 的 container，比如 set mine(name) Steve，name 就是数组的一个 index。

基本编程技能

下面针对每个子主题举简单的例子，不多写文字了。

• 变量定义与使用

set tmp1 "Hello" ;
set tmp2 "ICGeek" ;
puts "$tmp1 $tmp2" ;

• 变量可动态创建

set tmp_varname "xyz" ;
set $tmp_varname "Hello ICGeek" ;
set $tmp_varname ;
eval puts $$tmp_varname ;

• 列表

set tmp_list "1 2 3 4 5" ;
set tmp_index 4 ;
puts [lindex $tmp_list [expr $tmp_index - 1]]

• 数组

set person(name) Jack ;
set person(age) 29 ;
set person(position) engineer ;
set person(123) xyz ;
puts [array names person]

• 字典

dict set mydict a {b c} ;
dict get $mydict a b

• 字符串处理

set tmpstr "123456789abcdef" ;
string index $tmpstr 9 ;
string first "34" $tmpstr ;
string trimright $tmpstr "def"

• 正则表达式

set pattern "abc(123)\{0,1\}def" ;
set tmpstr "my string is abcdef" ;
set is_match [regexp $pattern $tmpstr matchall match_first] ;
puts $matchallputs $match_first

• 输入输出

set myfile "./tmp.txt" ;
set filehandle_myfile [open $myfile a] ;
puts $filehandle_myfile "# This is my file" ;
flush $filehandle_myfileclose $filehandle_myfile

• 条件语句

set is_new false ;
if {$is_new} {
  puts "You are new"
} else {
  puts "You are not new"
}

• 循环语句

for {set cnt 0} {$cnt < 10} {incr cnt} {
  puts "Counter: $cnt" ;
  sleep 1 ;
}

• 自定义函数或者过程

proc myfirstproc {args} {
  puts "This is my first proc" ;
  puts "My args are \"$args\"" ;
  puts [info level 0] ;
}
myfirstproc a b c d;

• 错误调试

set myvar [error "my error message"] ;
puts $errorInfo

• 作用域

set global_var "xyz" ;
proc p1 {{x 1}} {
  puts [lindex $x 0] ; # default value
  if {[catch {puts $global_var} errmsg]} {
    puts $errmsg ;
  }
  global global_var ;
  if {[catch {puts $global_var} errmsg]} {
    puts $errmsg ;
  }
}
p1fault value
  if {[catch {puts $global_var} errmsg]} {
    puts $errmsg ;
  }
  global global_var ;
  if {[catch {puts $global_var} errmsg]} {
    puts $errmsg ;
  }
}

本文经「原本」原创认证，作者Steve Bee，访问http://yuanben.io查询【4BT1JZEM】获取授权