实验二 TCL语言简介
实验目的
学习TCL语言的基本语法。
背景知识
TCL（Tool Command Language）在NS2中主要是用来描述脚本，简单地说就是用来描述要仿真的网络环境和参数设置等。
实验步骤
【安装文书编辑软件PSPad [1]】
在开始学习编写脚本之前，选择一个好用的文字编辑器非常重要。在此推荐一个免费的文字编辑器（PSPad，http://www.pspad.com/en/download.php）给大家。
（1）请切换目录到ns-allinone-2.29/ns-2.29/book/lab2的目录下，执行PSPad的安装文件pspad432inst_en.exe，如图2.1所示。
图2.1 执行PSPad的安装文件
（2）请单击“Next”按钮，如图2.2所示。
图2.2 单击“Next”按钮
（3）请选择“I accept the agreement”单选按钮。
（4）请单击“Next”按钮，则如图2.3所示。此图为PSPad的安装路径，可以选择喜欢安装的位置，不过我们在这里使用内定的路径即可。
图2.3 选择安装位置
（5）请单击“Next”按钮，则如图2.4所示。
图2.4 选择选项
（6）请单击“Next”按钮，则如图2.5所示。
图2.5 开始安装
（7）请单击“Install”按钮，开始进行安装。
（8）安装完成后，则如图2.6所示。
图2.6 安装完成
（9）请单击“Finish”按钮，完成安装，并且开始执行PSPad editor，如图2.7所示。
图2.7 开始执行PSPad editor
【TCL语法练习】
这部分的数据主要是参考文献[2]，有兴趣的读者可以到此网站寻找更详细的数据。
1. 变量（Variable）和变量替换（Variable Substituion）
正如其他的程序语言一样，变量可以被想成是用来存储各种类型数据的盒子（Boxes）。这些盒子（或者说是变量），都有各自的名称，而这些名称在我们需要取用或者是变更变量的值（Value）时将会被用到。
在C语言中使用变量时，需要事先的声明，而TCL则不需要事先声明，TCL变量是在第一次使用set的指令来指派变量的值时所产生的。当我们不再需要某个变量时，可以使用unset来取消这个变量。但一般而言，可以不用去做这个动作。
当我们要取用或者是改变变量内的值时，只要在变量名称前加上一个“$”，就可以去取用或者是改变变量内的值，这就是所谓的“变量替换”。
练习1.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_1_1.tcl。
set foo “john” puts“my name is $foo”
执行方法：（$为提示符号）
$ns 2_1_1.tcl
执行结果：
my name is john
说明：
程序的第一行把“john”这个字符串指派给变量foo。程序的第二行使用puts这个指令把后面的字符串表示出来，在表示出来之前，会先把“$foo”先取代成“john”，真正显示出来的字符串是“my name is john”。
练习1.2：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_1_2.tcl。
set month 2 set day 3 set year 97 set date "$month:$day:$year" puts $date
执行方法：
$ns 2_1_2.tcl
执行结果：
2:3:97
说明：
在这个练习中，第四行“set date "$month:$day:$year"的$month”会被2所替代；同理，“$day”为3，“$year”为97，这三个变量替代完后会组成一个新的字符串，并通过set指令把新字符串指派给变量date。
练习1.3：（请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_1_3.tcl）
set foo "puts hi" eval $foo
执行方法：
$ns 2_1_3.tcl
执行结果：
hi
说明：
在这个练习中，foo这个变量包含了一个tcl script，接着，第二行程序中“$foo”会替换成“puts hi”，并且当做eval的参数。eval这个指令主要用于去执行一个tcp script，所以最后“hi”会被表示出来。
2. 表达式（Expressions）
TCL包含许多种类的表达式，如数学表达式、关系表达式等。通常这些表达式都会使用“expr”指令去判断表达式的真假或者去求得表达式的值。
练习2.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件保存到2_2_1.tcl文件中。
set value [expr 0==1] puts $value
执行方法：
$ns 2_2_1.tcl
执行结果：
0
说明：
使用了expr去判断0是否等于1，结果是假，把0存到value变量中，并把结果表示出来。
练习2.2：请把下面的程序代码使用文字编辑软件保存到2_2_2.tcl文件中。
set value [expr 2＞=1] puts $value
执行方法：
$ns 2_2_2.tcl
执行结果：
1
说明：
使用expr去判断2是否大于等于1，结果是真，把1存到value这个变量中，并把结果表示出来。
练习2.3：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_2_3.tcl文件中。
set value [expr 2+3] puts $value
执行方法：
$ns 2_2_3.tcl
执行结果：
5
说明：
使用了expr去求2+3的结果，并把所得到的5存到value这个变量中，最后把结果表示出来。
3. 指令替换（Command Substitution）
如同变量替换，指令替换可以把“原tcl script执行结果”取代“原tcl script”。
练习3.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_3_1.tcl文件中。
puts "I am [expr 10 * 2] years old, and my I.Q. is [expr 100 - 25]"
执行方法：
$ns 2_3_1.tcl
执行结果：
I am 20 years old, and my I.Q. is 75
说明：
这个练习中，“[ ]”可以用来达成指令替换，在执行此行“tcl script”时，会先执行“[expr 10*2]”和“[expr 100-25]”，并把结果“20”和“75”取代原本tcl script中“[expr 10*2]”和“[expr 100-25]”的位置，最后再使用puts把此字符串表示出来。
练习3.2：请把下面的程序代码使用文字编辑软件保存到2_3_2.tcl文件中。
set my_height 6.0 puts"If I was 2 inches taller,I would be[expr$my_height+ （2.0/12.0）]feet tall"
执行方法：
$ns 2_3_2.tcl
执行结果：
If I was 2 inches taller, I would be 6.166666666666667 feet tall
说明：
在练习中的第二行，[ ]的内容会先被执行，也就是“$my_height”会被6.0替换，“（2.0/12.0）”的结果会先被计算出来，再和6.0相加，然后用两数相加的结果去替换字符串中的“[expr $my_height +（2.0 / 12.0）]”这个位置，最后才把字符串表示出来。
4. 流程控制（Control Flow）
与其他的程序相同，TCL也提供了一些可以用来控制程序运作流程的方法，包含了if-else、switch、while、for、foreach等指令，这些指令用法请参考下面的实例。
练习4.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_4_1.tcl文件中。
set my_planet "earth"
if {$my_planet == "earth"} {
puts "I feel right at home."
} elseif {$my_planet == "venus"} {
puts "This is not my home."
} else {
puts "I am neither from Earth, nor from Venus."
}
set temp 95
if {$temp ＜ 80} {
puts "It's a little chilly."
} else {
puts "Warm enough for me."
}
执行方法：
$ns 2_4_1.tcl
执行结果：
I feel right at home. Warm enough for me.
练习4.2：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_4_2.tcl文件中。
set num_legs 4
switch $num_legs {
2 {puts "It could be a human."}
4 {puts "It could be a cow."}
6 {puts "It could be an ant."}
8 {puts "It could be a spider."}
default {puts "It could be anything."}
}
执行方法：
$ns 2_4_2.tcl
执行结果：
It could be a cow.
练习4.3：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_4_3.tcl文件中。
for {set i 0} {$i ＜ 5} {incr i 1} {
puts "In the for loop, and i == $i"
}
执行方法：
$ns 2_4_3.tcl
执行结果：
In the for loop, and i == 0 In the for loop, and i == 1 In the for loop, and i == 2 In the for loop, and i == 3 In the for loop, and i == 4
练习4.4：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_4_4.tcl文件中。
set i 0
while {$i ＜ 5} {
puts "In the while loop, and i == $i"
incr i 1
}
执行方法：
$ns 2_4_4.tcl
执行结果：
In the while loop, and i == 0 In the while loop, and i == 1 In the while loop, and i == 2 In the while loop, and i == 3 In the while loop, and i == 4
练习4.5：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_4_5.tcl文件中。
foreach vowel {a e i o u} {
puts "$vowel is a vowel"
}
执行方法：
$ns 2_4_5.tcl
执行结果：
a is a vowel e is a vowel i is a vowel o is a vowel u is a vowel
5. 程序（Procedures）
在TCL中，也允许用户去自定程序，定义程序基本的语法为proc name params body。其中，name为程序的名称，params是参数列表，body则是程序的主体。定义完程序后就可以像其他任何的tcl指令一样执行了。
练习5.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_5_1.tcl文件中。
proc sum_proc {a b} {
return [expr $a + $b]
}
proc magnitude {num} {
if {$num ＞ 0} {
return $num
}
set num[expr$num* （-1）]
return $num
}
set num1 12
set num2 14
set sum [sum_proc $num1 $num2]
puts "The sum is $sum"
puts "The magnitude of 3 is [magnitude 3]"
puts "The magnitude of -2 is [magnitude -2]"
执行方法：
$ns 2_5_1.tcl
执行结果：
The sum is 26 The magnitude of 3 is 3 The magnitude of -2 is 2
说明：
在程序中定义了两个程序：“sum_proc”和“magnitude”，sum_proc有两个输入参数：a和b，这个程序最主要的工作就是把a和b相加，并把结果返回；另外一个程序magnitude只有一个参数num，这个程序最主要就是去判断num是正数或负数，若是正数则直接返回，若是负数就先与-1相乘再返回。简单地说，magnitude就是在求绝对值。
练习5.2：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_5_2.tcl文件中。
proc dumb_proc {} {
set myvar 4
puts "The value of the local variable is $myvar"
global myglobalvar
puts "The value of the global variable is $myglobalvar"
}
set myglobalvar 79
dumb_proc
执行方法：
$ns 2_5_2.tcl
执行结果：
The value of the local variable is 4 The value of the global variable is 79
说明：
这个练习主要在说明局部变量（local variable）和全局变量（global variable）的观念。要特别说明的是，当程序中需要用到程序外已经定义好的变量前，必须先使用global这个保留字做声明，才能存取程序外已经定义好的变量。
6. 数组（Arrays）
练习6.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_6_1.tcl文件中。
set myarray（0） "Zero"
set myarray（1） "One"
set myarray（2） "Two"
for {set i 0} {$i ＜ 3} {incr i 1} {
puts $myarray（$i）
}
执行方法：
$ns 2_6_1.tcl
执行结果：
Zero One Two
说明：
程序一开始定义了一个名称为myarray的数组，共有三个元素（element），第一个元素是“Zero”，存放在数组中0的位置；第二个是“One”，存放在数组中1的位置；第三个是“Two”，存放在数组中2的位置。程序最后会把数组的每个元素都表示出来。
练习6.2：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_6_2.tcl文件中。
set person_info（name） "Fred Smith"
set person_info（age） "25"
set person_info（occupation） "Plumber"
foreach thing {name age occupation} {
puts "$thing == $person_info（$thing）"
}
执行方法：
$ns 2_6_2.tcl
执行结果：
name == Fred Smith age == 25 occupation == Plumber
说明：
这个练习主要说明存放在数组中的元素不一定非要是数字。在TCL中的数组可以存放数字或者字符串，并且存放的位置不一定要用0，1，2，…这样的编号。
练习6.3：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_6_3.tcl文件中。
set person_info（name） "Fred Smith"
set person_info（age） "25"
set person_info（occupation） "Plumber"
foreach thing [array names person_info] {
puts "$thing == $person_info（$thing）"
}
执行方法：
$ns 2_6_3.tcl
执行结果：
occupation == Plumber age == 25 name == Fred Smith
说明：
这个练习与练习6.2最大的不同在于foreach这个循环，在练习6.2中，数组中每个元素存放的位置必须一一列出来，才能表示出数组中每个元素的值。但在这个实例中，使用了array names person_info，这样就可以列出person_info中的name，age，occupation，这在元素很多的时候特别好用。
7. 字符串（Strings）
练习7.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_7_1.tcl文件中。
set str "This is a string" puts "The string is: $str" puts "The length of the string is: [string length $str]" puts "The character at index 3 is: [string index $str 3]" puts "The characters from index 4 through 8 are: [string range $str 4 8]" puts "The index of the first occurrence of letter \"i\" is: [string first i $str]"
执行方法：
$ns 2_7_1.tcl
执行结果：
The string is: This is a string The length of the string is: 16 The character at index 3 is: s The characters from index 4 through 8 are: is a The index of the first occurrence of letter "i" is: 2
说明：
练习中的“[string length $str]”可以用来显示字符串长度，“[string index $str 3]”可以用来显示字符串中的第四个字母为何（第一个字母的index为0），“[string range $str 4 8]”可以用显示从字符串中第五个到第九个的字母，“[string first i $str]”可以用来显示字母i在字符串中第一次出现时的index值，也就是第一次出现时在第（index+1）个位置。
8. 输出（Output）
练习8.1：请把下面的程序代码使用文字编辑软件存到2_8_1.tcl文件中。
set f [open "/tmp/myfile" "w"] puts $f "We live in Texas. It's already 110 degrees out here." puts $f "456" close $f
执行方法：
$ns 2_8_1.tcl
执行结果：
请使用文字编辑器打开/tmp/myfile，其内容为：
We live in Texas. It's already 110 degrees out here. 456
说明：
一般来说，puts若是没有指定输出装置的话，内定的输出装置是屏幕，但此实例中指定了输出的装置为文件，会把要显示的字符串写入文件内。
【参考文献】
[1] http://www.pspad.com/en/download.php.
[2] http://hegel.ittc.ku.edu/topics/tcltk/tutorial-noplugin.html.