探索 Tcl/Tk 的基礎構造，包括用戶輸入、輸出、變量、條件評估、簡單函數(shù)和基礎事件驅動編程。

我寫這篇文章的初衷源于我想更深入地利用基于 Tcl 的 Expect。這讓我寫下了以下兩篇文章：通過編寫一個簡單的游戲學習 Tcl和通過編寫一個簡單的游戲學習 Expect。

(資料圖片僅供參考)

我進行了一些Ansible自動化工作，逐漸積累了一些本地腳本。有些腳本我頻繁使用，以至于以下循環(huán)操作變得有些煩人：

打開終端使用cd命令跳轉至合適的目錄輸入一條帶有若干選項的長命令啟動所需的自動化流程

我日常使用的是 macOS。實際上我更希望有一個菜單項或者一個圖標，能夠彈出一個簡單的界面接受參數(shù)并執(zhí)行我需要的操作，這就像在 Linux 的 KDE 中一樣。

經(jīng)典的 Tcl 類書籍都包含了關于流行的 Tk 擴展的文檔。既然我已經(jīng)深入研究了這個主題，我嘗試著對其（即wish）進行編程。

雖然我并非一名 GUI 或者前端開發(fā)者，但我發(fā)現(xiàn) Tcl/Tk 腳本編寫的方式相當直接易懂。我很高興能重新審視這個 UNIX 歷史的古老且穩(wěn)定的部分，這種技術在現(xiàn)代平臺上依然有用且可用。

安裝 Tcl/Tk

對于 Linux 系統(tǒng)，你可以按照下面的方式安裝：

$ sudo dnf install tcl$ which wish/bin/wish

而在 macOS 上，你可以通過Homebrew來安裝最新版的 Tcl/Tk：

$ brew install tcl-tk$ which wish/usr/local/bin/wish

編程理念

許多編寫游戲的教程都會介紹到典型的編程語言結構，如循環(huán)、條件判斷、變量、函數(shù)和過程等等。

在此篇文章中，我想要介紹的是事件驅動編程。當你的程序使用事件驅動編程，它會進入一個特殊的內置循環(huán)，等待特定的事件發(fā)生。當這個特定的事件發(fā)生時，相應的代碼就會被觸發(fā)，產(chǎn)生預期的結果。

這些事件可以包括鍵盤輸入、鼠標移動、點擊按鈕、定時器觸發(fā)，甚至是任何你的電腦硬件能夠識別的事件（可能來自特殊的設備）。你的程序中的代碼決定了用戶看到了什么，以及程序需要監(jiān)聽什么輸入，當這些輸入被接收后程序會怎么做，然后進入事件循環(huán)等待輸入。

這篇文章的理念并沒有脫離我之前的 Tcl 文章太遠。這里最大的不同在于用 GUI 設置和用于處理用戶輸入的事件循環(huán)替代了循環(huán)結構。其他的不同則是 GUI 開發(fā)需要采取的各種方式來制作一個可用的用戶界面。在采用 Tk GUI 開發(fā)的時候，你需要了解兩個基礎的概念：部件widget和幾何管理器geometry manager。

部件是構成可視化元素的 UI 元素，通過這些元素用戶可以與程序進行交互。這其中包括了按鈕、文本區(qū)域、標簽和文本輸入框。部件還包括了一些選項選擇，如菜單、復選框、單選按鈕等。最后，部件也包括了其他的可視化元素，如邊框和線性分隔符。

幾何管理器在放置部件在顯示窗口中的位置上扮演著至關重要的角色。有一些不同的幾何管理器可以供你使用。在這篇文章中，我主要使用了grid幾何來讓部件在整齊的行中進行布局。我會在這篇文章的結尾地方解釋一些幾何管理器的不同之處。

用 wish 進行猜數(shù)字游戲

這個示例游戲代碼與我其他文章中的示例有所不同，我將它分解為若干部分以方便解釋。

首先創(chuàng)建一個基本的可執(zhí)行腳本numgame.wish：

$ touch numgame.wish$ chmod 755 numgame.wish

使用你喜歡的文本編輯器打開此文件，輸入下列代碼的第一部分：

#!/usr/bin/env wishset LOW 1set HIGH 100set STATUS ""set GUESS ""set num [expr round(rand()*100)]

第一行定義了該腳本將通過wish執(zhí)行。接下來，創(chuàng)建了幾個全局變量。這里我使用全部大寫字母定義全局變量，這些變量將綁定到跟蹤這些值的窗口小部件（LOW、HIGH等等）。

全局變量num是游戲玩家要猜測的隨機數(shù)值，這個值是通過 Tcl 的命令執(zhí)行得到并保存到變量中的：

proc Validate {var} {    if { [string is integer $var] } {        return 1    }    return 0}

這是一個驗證用戶輸入的特殊函數(shù)，它只接受整數(shù)并拒絕其他所有類型的輸入：

proc check_guess {guess num} {    global STATUS LOW HIGH GUESS    if { $guess < $LOW } {        set STATUS "What?"    } elseif { $guess > $HIGH } {        set STATUS "Huh?"    } elseif { $guess < $num } {        set STATUS "Too low!"        set LOW $guess    } elseif { $guess > $num } {        set STATUS "Too high!"        set HIGH $guess    } else {        set LOW $guess        set HIGH $guess        set STATUS "That"s Right!"        destroy .guess .entry        bind all  {.quit invoke}    }    set GUESS ""}

這是主要的猜數(shù)邏輯循環(huán)。global語句讓我們能夠修改在文件開頭創(chuàng)建的全局變量（關于此主題后面將會有更多解釋）。這個條件判斷尋找入力范圍在 1 至 100 之外以及已經(jīng)被用戶猜過的值。有效的猜測和隨機值進行比較。LOW和HIGH的猜測會被追蹤，作為 UI 中的全局變量進行報告。在每一步，全局STATUS變量都會被更新，這個狀態(tài)信息會自動在 UI 中顯示。

對于正確的猜測，destroy語句會移除 “Guess” 按鈕以及輸入窗口，并重新綁定回車鍵，以激活 “Quit” 按鈕。

最后的語句set GUESS ""用于在下一個猜測之前清空輸入窗口。

label .inst -text "Enter a number between: "label .low -textvariable LOWlabel .dash -text "-"label .high -textvariable HIGHlabel .status -text "Status:"label .result -textvariable STATUSbutton .guess -text "Guess" -command { check_guess $GUESS $num }entry .entry -width 3 -relief sunken -bd 2 -textvariable GUESS -validate all \    -validatecommand { Validate %P }focus .entrybutton .quit -text "Quit" -command { exit }bind all  {.guess invoke}

這是設置用戶界面的部分。前六個標簽語句在你的 UI 上創(chuàng)建了不同的文本展示元素，-textvariable選項監(jiān)控給定的變量，并自動更新標簽的值，這展示了全局變量LOW、HIGH、STATUS的綁定。

button行創(chuàng)建了 “Guess” 和 “Quit” 按鈕，-command選項設定了當按鈕被按下時要執(zhí)行的操作。按下 “Guess” 按鈕執(zhí)行了上面的check_guess函數(shù)以檢查用戶輸入的值。

entry部件更有趣。它創(chuàng)建了一個三字符寬的輸入框，并將輸入綁定到GUESS全局變量。它還通過-validatecommand選項設置了驗證，阻止輸入部件接收除數(shù)字以外的任何內容。

focus命令是用戶界面的一項改進，使程序啟動時輸入部件處于激活狀態(tài)。沒有此命令，你需要先點擊輸入部件才可以輸入。

bind命令允許你在按下回車鍵時自動點擊 “Guess” 按鈕。如果你記得check_guess中的內容，猜測正確之后會重新綁定回車鍵到 “Quit” 按鈕。

最后，這部分設定了圖形用戶界面的布局：

grid .instgrid .low .dash .highgrid .status .resultgrid .guess .entrygrid .quit

grid幾何管理器被逐步調用，以逐漸構建出預期的用戶體驗。它主要設置了五行部件。前三行是顯示不同值的標簽，第四行是 “Guess” 按鈕和entry部件，最后是 “Quit” 按鈕。

程序到此已經(jīng)初始化完畢，wishshell 進入事件循環(huán)，等待用戶輸入整數(shù)并按下按鈕。基于其在被監(jiān)視的全局變量中找到的變化，它會更新標簽。

注意，輸入光標開始就在輸入框中，而且按下回車鍵將調用適當且可用的按鈕。

這只是一個初級的例子，Tcl/Tk 有許多可以讓間隔、字體、顏色和其他用戶界面方面更具有吸引力的選項，這超出了本文中簡單 UI 的示例。

運行這個應用，你可能會注意到這些部件看起來并不很精致或現(xiàn)代。這是因為我正在使用原始的經(jīng)典部件集，它們讓人回憶起 X Windows Motif 的時代。不過，還有一些默認的部件擴展，被稱為主題部件，它們可以讓你的應用程序有更現(xiàn)代、更精致的外觀和感覺。

啟動游戲！

保存文件之后，在終端中運行它：

$ ./numgame.wish

在這種情況下，我無法給出控制臺的輸出，因此這里有一個動畫 GIF 來展示如何玩這個游戲：

用 Wish 編寫的猜數(shù)游戲

用 Wish 編寫的猜數(shù)游戲

進一步了解 Tcl

Tcl 支持命名空間的概念，所以在這里使用的變量并不必須是全局的。你可以把綁定的部件變量組織進不同的命名空間。對于像這樣的簡單程序，可能并不太需要這么做。但對于更大規(guī)模的項目，你可能會考慮這種方法。

proc check_guess函數(shù)體內有一行global代碼我之前沒有解釋。在 Tcl 中，所有變量都按值傳遞，函數(shù)體內引用的變量的范圍是局部的。在這個情況下，我希望修改的是全局變量，而不是局部范圍的版本。Tcl 提供了許多方法來引用變量，在執(zhí)行堆棧的更高級別執(zhí)行代碼。在一些情況下，像這樣的簡單引用可能帶來一些復雜性和錯誤，但是調用堆棧的操作非常有力，允許 Tcl 實現(xiàn)那些在其他語言中實現(xiàn)起來可能較為復雜的新的條件和循環(huán)結構。

最后，在這篇文章中，我沒有提到幾何管理器，它們用于以特定的順序展示部件。只有被某種幾何管理器管理的部件才能顯示在屏幕上。grid 管理器相當簡潔，它按照從左到右的方式放置部件。我使用了五個 grid 定義來創(chuàng)建了五行。另外還有兩個幾何管理器：place 和 pack。pack 管理器將部件圍繞窗口邊緣排列，而 place 管理器允許固定部件的位置。除這些幾何管理器外，還有一些特殊的部件，如canvas，text和panedwindow，它們可以容納并管理其他部件。你可以在經(jīng)典的 Tcl/Tk 參考指南，以及Tk 命令文檔頁上找到這些部件的全面描述。

繼續(xù)學習編程

Tcl 和 Tk 提供了一個簡單有效的方法來構建圖形用戶界面和事件驅動應用程序。這個簡單的猜數(shù)游戲只是你能用這些工具做到的事情的起點。通過繼續(xù)學習和探索 Tcl 和 Tk，你可以打開構建強大且用戶友好的應用程序的無數(shù)可能性。繼續(xù)嘗試，繼續(xù)學習，看看你新習得的 Tcl 和 Tk 技能能帶你到哪里。

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