CAD二次開發(fā)電子教案-第2章數(shù)據(jù)類型函數(shù)課件

1、第2章 數(shù)據(jù)類型、表達(dá)式和函數(shù) AutoLISP的數(shù)據(jù)類型豐富，除了一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有的整型、實(shí)型、字符串等類型之外，還有表、函數(shù)、文件描述符、AutoCAD選擇集、AutoCAD圖元名、VLA對(duì)象、函數(shù)分頁(yè)表和外部函數(shù)等數(shù)據(jù)類型。2.1 數(shù)據(jù)類型1. 整型（INT） 整型即整數(shù)，整數(shù)由數(shù)字和正負(fù)號(hào)組成，正號(hào)可省略。整數(shù)為32位帶符號(hào)的數(shù)字，其范圍從2147483648到2147483647。 2. 實(shí)型（REAL） 實(shí)型數(shù)是帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)。在-1和1之間的實(shí)數(shù)必須以0開頭，例如：.5是錯(cuò)誤的，應(yīng)該寫成0.5。實(shí)數(shù)用雙精度的浮點(diǎn)數(shù)表示，并且至少有14位有效位數(shù)的精度。注意，Visual LIS

2、P不顯示所有的有效位。 3. 字符串（STR） 字符串又被稱為字符常數(shù)，它是由雙引號(hào)括起來的字符序列。字符串中字母的大、小寫和空格符都是有意義的。 字符串中字符的個(gè)數(shù)（不包括雙引號(hào)）稱為字符串的長(zhǎng)度。字符串的最大長(zhǎng)度為100，如果超過100，第100個(gè)字符后面的字符將是無效的。字符串可以是空的，即，稱為空串，其長(zhǎng)度為0。 任何字符都可以用nnn的格式表示，其中反斜杠“”是ASCII碼的前導(dǎo)標(biāo)識(shí)字符，nnn是該字符八進(jìn)制的ASCII碼。例如，字符串ABCD也可表示為101102123104。一些常用的控制字符，象反斜杠、雙引號(hào)，除了可以用 nnn的格式表示之外，還可以用“”轉(zhuǎn)義字符的格式表示為“

3、”、“”等特殊字符，見下表。表2-1常用控制字符的表示方法控制字符 用“”為前導(dǎo)字符 用“”為前導(dǎo)的ASCII碼表示反斜杠“” 134雙引號(hào)“” 042Esc鍵 e 033換行 n 012回車鍵 r 015Tab鍵 t 011注意，其中的字符e，n，r，t必須小寫。 4. 表 表以左圓括號(hào)開始，以配對(duì)的右圓括號(hào)結(jié)束，表可以是空的，可以有若干個(gè)元素；元素可以是簡(jiǎn)單的，也可以是復(fù)雜的，還可以是其它的表。例如：（+ 1 2 3）、（sin （* 0.5 pi）、（A B）、（A B） C （C D）、（0 LINE）、（10 1.5 2.6 0.0）、（）都是合法的表。 表中元素的個(gè)數(shù)稱為表的長(zhǎng)度。

4、例如，表（+ 1 2 3）的長(zhǎng)度為4、表（sin （* 0.5 pi）的長(zhǎng)度為2、表（A B） C （C D）的長(zhǎng)度為3、表（）的長(zhǎng)度為0。 用表可以方便地構(gòu)造出復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如，（1.5 3.6）可以表示為一個(gè)X等于1.5、Y等于3.6的二維點(diǎn),（2.5 2.0 1.0）可以表示為一個(gè)X等于2.5、Y等于2.0、Z等于1.0的三維點(diǎn)。 6. 文件描述符（FILE） 文件描述符是AutoLISP賦于被打開文件的標(biāo)識(shí)號(hào)，它類似于文件指針。下面的例子是以“讀”的方式打開文件myfile.dat，并將該文件的描述符賦予符號(hào)f1。(setq f1 (open myfile.dat r) 返回7.

5、圖元名（ENAME） 圖元名是AutoCAD為圖形對(duì)象指定的16進(jìn)制的數(shù)字標(biāo)識(shí)。 AutoLISP通過該標(biāo)識(shí)，找到該圖形對(duì)象在圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中的位置，以便對(duì)其進(jìn)行訪問或編輯。 8. 選擇集（PICKSET） 選擇集是一個(gè)或多個(gè)圖形對(duì)象命名的集合?？梢酝ㄟ^AutoLISP程序建立選擇集、向指定的選擇集添加或移去圖形對(duì)象，通過選擇集可以對(duì)其內(nèi)指定的成員進(jìn)行訪問或編輯。9. VLA 對(duì)象 VLA 對(duì)象是ActiveX 應(yīng)用程序的主要組成部分。 不僅直線、圓弧、多義線和圓等都被稱為VLA對(duì)象，圖層、組、塊、視圖、視口、圖形的模型空間、圖紙空間、線型和尺寸標(biāo)注樣式等也被稱為VLA對(duì)象，甚至連AutoCAD本

6、身也被認(rèn)為是VLA對(duì)象。 在AutoLISP中，符號(hào)的大小寫等價(jià)，符號(hào)的長(zhǎng)度沒有限制，且所有的字符都是有意義的。 如果一個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度不超過6，就用節(jié)點(diǎn)本身來存儲(chǔ)；如果符號(hào)的長(zhǎng)度超過6，這樣的符號(hào)就不能用節(jié)點(diǎn)來存儲(chǔ)，而是在節(jié)點(diǎn)中存放一個(gè)指向?qū)嶋H存儲(chǔ)符號(hào)名的指針。這將會(huì)多占用存儲(chǔ)空間，且減慢了執(zhí)行速度。因此，符號(hào)的長(zhǎng)度最好不要超過6。 2.2.2 變量的數(shù)據(jù)類型 AutoLISP變量屬于符號(hào)，是指存儲(chǔ)靜態(tài)數(shù)據(jù)的符號(hào)。 數(shù)據(jù)類型是變量的重要的特征，因?yàn)樗P(guān)系到存放變量值的存儲(chǔ)空間的大小。多數(shù)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都在為變量賦值前對(duì)變量做顯式或隱式的說明。AutoLISP無須對(duì)變量做事先的類型說明，變量被賦予值

7、的類型即為變量的類型。 用setq函數(shù)對(duì)變量賦值，例如，（setq a 5）,賦值后的結(jié)果是：變量a是整型的，因?yàn)?是整型的；同樣的原因,（setq b 2.5）之后, b是實(shí)型的，（setq c ABC）之后,c就是字符串類型的。 在程序運(yùn)行過程中，同一變量在不同的時(shí)刻可以被賦予不同類型的值，因此在程序運(yùn)行過程中，變量的數(shù)據(jù)類型是可以被改變的。 例如，在一個(gè)程序里有以下兩行：（setq a 5）當(dāng)前的變量a是整型的。（setq a ABC） 當(dāng)前的變量a是字符串類型的。 用type函數(shù)了解變量的類型，例如，（type a ） 返回INT，顯示變量a是整型的；（type b）返回REAL，顯示

8、變量b是實(shí)型的，（type c） 返回STR，顯示變量c是字符串類型的。 2.2.4 預(yù)定義的符號(hào) AutoLISP對(duì)變量nil、T、Pause和Pi進(jìn)行了預(yù)定義，用戶可以在編寫AutoLISP程序時(shí)直接使用。（1） nil 如果變量沒有被賦值，它的值為nil。nil與空和0不同的是，它既不是空串，也不是0值，它表示尚無定義。引用未被賦值的變量是錯(cuò)誤的。例如，變量x尚未被賦值，（+ 1 x）就會(huì)出現(xiàn)error: bad argument type（壞的參數(shù)類型錯(cuò)）。 將nil賦給某一有定義的變量，其結(jié)果是：取消該變量的定義，并釋放其所占存儲(chǔ)空間。 nil作為邏輯變量的值，表示不成立，相當(dāng)于其他

9、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的false。 （2）T T為常量，它作為邏輯變量的值，表示成立，相當(dāng)于其他程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的true。（3）PAUSE PAUSE與command函數(shù)配合使用，用于暫停，等候用戶輸入。（4）PI PI被定義為常量 。 每個(gè)變量都占用一些內(nèi)存空間。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，可重復(fù)使用變量名，或者將不再使用的變量設(shè)為nil，以便釋放該變量所占的內(nèi)存空間。 2.2.5 顯示變量的值 要想在AutoCAD命令提示區(qū)顯示變量的值，必須在變量名前添加驚嘆號(hào)!。例如了解前面已賦值的變量x、v的值，操作如下：Command：!x1.5Command：!vCenterCommand：!znil（假定變量z尚未

10、被定義） 2.2.6 在交互方式下將變量的值傳遞給AutoCAD 在變量前加一個(gè)感嘆號(hào)“！”，即可將表達(dá)式的值傳遞給AutoCAD。例如： Command：(setq p (20 10) r 5) Command：circle Specify center point for circle or 3P/2P/Ttr(tan tan radius)：! p Specify radius of circle or Diameter:：!r 即可畫出圓心的坐標(biāo)為（20，10）半徑為5的圓。R 2.3 表達(dá)式 AutoLISP處理的對(duì)象是符號(hào)表達(dá)式（簡(jiǎn)稱表達(dá)式）。表達(dá)式相當(dāng)于其他編程語(yǔ)言中程序的語(yǔ)句。

11、2.3.1 表達(dá)式的構(gòu)成 表達(dá)式是由原子或表構(gòu)成的。原子可細(xì)分為數(shù)原子、串原子和符號(hào)原子。數(shù)或串原子的值是數(shù)或串本身，符號(hào)原子的值是賦給該符號(hào)的值。例如：5、12.5、“ABC是單個(gè)原子構(gòu)成的表達(dá)式。 多數(shù)情況下，表達(dá)式以表的形式存在，其格式如下： (函數(shù)名 變?cè)? 變?cè)臄?shù)量可能為0，也可能任意多個(gè)，這取決于具體函數(shù)。每個(gè)參數(shù)還可以是一個(gè)表達(dá)式。 表達(dá)式形式的表，左圓括號(hào)之后的第一個(gè)元素必須是函數(shù)名。 2.3.2 表達(dá)式的前綴表示法 大多數(shù)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的表達(dá)式采用中綴表示法，即運(yùn)算符在操作數(shù)中間。如，x=2.5，y=1+2。 AutoLISP采用前綴表示法，將函數(shù)名放在所有操作數(shù)之前。如，(s

12、etq x 2.5)，(setq y(+ 1 2)。 若將x=(a+b)*c 改寫為AutoLISP表達(dá)式，則為： (setq x(* (+ a b) c) 前綴表示法使得運(yùn)算和函數(shù)調(diào)用的形式得到了統(tǒng)一。前面提到，在AutoLISP語(yǔ)言里，運(yùn)算符也屬于函數(shù)。 2.3.3 表達(dá)式的求值過程 在LISP語(yǔ)言中，函數(shù)之間不存在是否優(yōu)先的關(guān)系，運(yùn)算的先后順序只能通過表的層次來實(shí)現(xiàn)，最里層的表最先被求值，把求值的結(jié)果返回給外層表，直至求值完畢。 例如，表達(dá)式(setq x(* (+ a b) c)，先求出最內(nèi)層a與b之和，然后求出a、b之和與 c的積，將求得的積賦給x，最后返回x的值。 可以在Comma

13、nd：提示下，輸入一個(gè)表達(dá)式，AutoCAD將計(jì)算該表達(dá)式并返回計(jì)算結(jié)果。AutoCAD至多顯示6位小數(shù)。 例如，在Command：提示下，鍵入（sin 0.5）之后回車，將返回0.479426。 如果輸入的或者從文件中讀入的表達(dá)式不正確，將顯示出錯(cuò)信息，最常見的出錯(cuò)信息是：（_ 表示缺少與左圓括號(hào)匹配的右圓括號(hào)，“（”的個(gè)數(shù)即為缺少右圓括號(hào)的數(shù)量。如果出現(xiàn)該信息，輸入與所提示的左圓括號(hào)相等的右圓括號(hào)既可。由于所缺的右圓括號(hào)不一定都是最后的，所以可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。 如果遺漏了與左端雙引號(hào)匹配的右端的雙引號(hào)，顯示的出錯(cuò)信息為： (_ 在這種情況下輸入匹配的雙引號(hào)也不一定使表達(dá)式能正常求值。此時(shí)

14、只能按Esc鍵終止當(dāng)前的輸入，重新輸入表達(dá)式。 如果第一個(gè)元素是一個(gè)表，該表不是調(diào)用而是定義函數(shù)，若語(yǔ)法正確，首先定義這個(gè)函數(shù)，然后繼續(xù)表達(dá)式求值。 如果第一個(gè)元素既不是函數(shù)名，也不是定義函數(shù)，將停止求值并顯示出錯(cuò)信息。 例如（25 a b c），將停止求值并顯示“error: bad function: 25”，因?yàn)?5是非法的函數(shù)名，所以顯示25是壞函數(shù)的出錯(cuò)信息。 又比如(fx a b c) ，將停止求值并顯示“error: no function definition: FX” ，指出沒有定義fx這個(gè)函數(shù)。 用quote函數(shù)可以禁止對(duì)表求值。 對(duì)于不需求值而直接整體引用的表，例如將一個(gè)

15、表示三維點(diǎn)的表（3 2 1）賦給變量p，如果表達(dá)式為（setq p（3 2 1）, 將中斷求值過程并顯示“error: bad function: 3”出錯(cuò)信息。因?yàn)槭紫葘?duì)內(nèi)層表求值，而內(nèi)層表的第1個(gè)元素“3”不是函數(shù)名，所以停止求值。此時(shí)應(yīng)該用quote函數(shù)，將表達(dá)式改為（setq p （quote（3 2 1），這樣就不再對(duì)表（3 2 1）求值，而是將將表（3 2 1）整體賦給變量p，使之表示一個(gè)3維的點(diǎn)。 quote是AutoLISP程序中使用最多的函數(shù)，因此該函數(shù)可用一個(gè)單引號(hào)“”表示。例如(quote (10 20)可以表示為（10 20）。如果將（10 20）這個(gè)2維點(diǎn)賦給變量p2

16、，可寫成： （setq p2 （10 20） 1. 符號(hào) 創(chuàng)建一個(gè)符號(hào)，例如（setq radius 10），至少需要3個(gè)節(jié)點(diǎn)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)鏈接到符號(hào)原子表的鏈尾并指向存放符號(hào)名的節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)存放符號(hào)名和存放符號(hào)值的指針，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)存放符號(hào)的值，見圖(a)。 如果符號(hào)的長(zhǎng)度超過6字符，例如（setq fillet_radius 5），需要申請(qǐng)存放符號(hào)名的存儲(chǔ)空間，用原來存放符號(hào)名的半個(gè)節(jié)點(diǎn)作為指向存放符號(hào)名的指針，見圖(b)。顯然要多占用一些存儲(chǔ)空間。 2. 字符串 字符串在內(nèi)存中是以連續(xù)的空間存儲(chǔ)的。3. 表 表通過一組節(jié)點(diǎn)來存儲(chǔ)。這些節(jié)點(diǎn)用右指針指向各自下一個(gè)元素的地址，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的右指

17、針為空，用左指針指向各自的元素。 下圖依次是表(A B C D)、（A （B C）（D E） 和（setq x（+ （* a）（d）的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。 4. 點(diǎn)對(duì)（dotted pair） 點(diǎn)對(duì)是一種特殊的表。若表只有兩個(gè)元素，且每個(gè)元素都是原子，這樣的表可以用點(diǎn)對(duì)表示。點(diǎn)對(duì)的形式為（原子 . 原子），如（0 . LINE）、(8 . A1)、(40 . 15.0)。用一個(gè)結(jié)點(diǎn)存放點(diǎn)對(duì)，結(jié)點(diǎn)的左指針指向第一個(gè)元素，右指針指向第二個(gè)元素。圖是只有兩個(gè)元素（元素為原子）的表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，圖（b）是點(diǎn)對(duì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。從圖中不難得出結(jié)論，兩個(gè)元素都是原子的表，用點(diǎn)對(duì)會(huì)節(jié)省存儲(chǔ)空間。點(diǎn)對(duì)的另一個(gè)特點(diǎn)是簡(jiǎn)化了某些函

18、數(shù)對(duì)表的運(yùn)算。由于點(diǎn)對(duì)具有這些優(yōu)點(diǎn)，因此是AutoLISP常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 2.5 函數(shù) 前面提到，一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言所說的函數(shù)，AutoLISP照常稱之為函數(shù)；一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言里的子程序、過程、運(yùn)算符、程序流程控制的關(guān)鍵字，在AutoLISP里都被稱之為函數(shù)。 AutoLISP將函數(shù)分為內(nèi)部和外部函數(shù)。AutoLISP提供的或用AutoLISP定義的函數(shù)為內(nèi)部函數(shù)。用ADS、ADSRX或ARX定義的函數(shù)為外部函數(shù)。2.5.1 定義AutoLISP函數(shù) 定義函數(shù)用defun函數(shù)。格式如下： (defun 函數(shù)名 (變?cè)? / 局部變量. ) 表達(dá)式 .) 函數(shù)名：函數(shù)名和變量名的命名規(guī)則相同，是代表

19、一個(gè)函數(shù)的符號(hào)，不應(yīng)與現(xiàn)有的AutoLISP函數(shù)同名，否則現(xiàn)有函數(shù)的功能被新定義函數(shù)的功能所取代。 變?cè)鹤冊(cè)丛摵瘮?shù)的參數(shù)，變?cè)臄?shù)量根據(jù)實(shí)際需要而定，可以沒有變?cè)?，但不能省略一?duì)括號(hào)“（）”。 局部變量：在定義函數(shù)時(shí)，除了用到函數(shù)的參數(shù)之外，還可能用到其他一些變量。在該域列舉這些變量的名字，這些變量就成為局部變量。局部變量是指局限于該函數(shù)內(nèi)部所用的變量，它只在該函數(shù)調(diào)用期間得到定義，函數(shù)調(diào)用結(jié)束，局部變量的值均為nil，同時(shí)釋放其所占存儲(chǔ)空間。如果不作聲明，它們將成為全程變量，即使函數(shù)調(diào)用結(jié)束，仍然保留各自的值，可被其他函數(shù)所存取，直至退出當(dāng)前的圖形文件。進(jìn)行局部變量聲明不僅可以節(jié)省存儲(chǔ)空

20、間，而且可以避免函數(shù)之間相互干擾。局部變量與變?cè)g用除號(hào)隔開，即使沒有變?cè)?，也可以有局部變量說明，但前面要有除號(hào)。 表達(dá)式：表達(dá)式的數(shù)量不限，用于描述該函數(shù)的運(yùn)算。 函數(shù)的返回值：最后一個(gè)表達(dá)式的返回值即為該函數(shù)的返回值。 【例2-1】定義一個(gè)加10函數(shù)，源代碼如下：(defun add10(x) (setq x(+ 10 x)或者：(defun add10(x) (+ 10 x) 該函數(shù)的函數(shù)名是add10，只有一個(gè)變?cè)獂，沒有局部變量說明，它返回表達(dá)式(setq x(+ 10 x)或(+ 10 x)的值（二者是相等的）。 【例2-2】定義一個(gè)已知圓柱體的半徑和高度，計(jì)算其體積的函數(shù)。源代

21、碼如下： (defun volume(r h / v) (setq v(* r r pi h) ) 該函數(shù)的函數(shù)名是volume ，有兩個(gè)變?cè)猺（半徑）和h（高度），有一個(gè)局部變量v，它返回表達(dá)式(setq v(* r r pi h)的值。 2.5.2 調(diào)用AutoLISP函數(shù) AutoLISP以表的形式調(diào)用函數(shù)，其格式如下： (函數(shù)名 變?cè)? 表的第一個(gè)元素是函數(shù)名，其余是該函數(shù)所要求的變?cè)?，變?cè)臄?shù)量可能為0，也可能任意多個(gè)，這取決于具體函數(shù)。例如， （sqrt 4），調(diào)用的函數(shù)名為sqrt（求平方根），函數(shù)的變?cè)?、只有一個(gè)變?cè)?（+ 1 2 3），調(diào)用的函數(shù)名為“+”（加），函數(shù)的

22、變?cè)?、2、3，共有3個(gè)變?cè)?每個(gè)變?cè)€可以是一個(gè)表達(dá)式。例如： (sqrt (+ 1 2 3)。 每調(diào)用一個(gè)函數(shù)，都會(huì)得到函數(shù)的返回值。例如， （sqrt 4） , 返回2 （+ 1 2 3） , 返回6 有些函數(shù)返回邏輯常數(shù)T或nil，例如， （ 1 2）, 返回T； （not 1），返回nil。 調(diào)用自定義的函數(shù)與調(diào)用系統(tǒng)提供的函數(shù)的格式相同。例如, （add10 3） (setq y(add10 (+ 2 3) (volume 12.5 20)1) 2.5.3 遞歸調(diào)用AutoLISP函數(shù) AutoLISP可以在一個(gè)函數(shù)的內(nèi)部定義另一個(gè)函數(shù)，可以遞歸定義和調(diào)用函數(shù)。【例2-3】定義

23、階乘函數(shù) 階乘的定義是，0的階乘等于1，n的階乘等于n（n-1）的階乘。程序的源代碼如下： (defun factorial(x) (if (= x 0) 1 (* x (factorial (- x 1) ) ) 2.5.4 調(diào)用AutoCAD命令 AutoLISP用command函數(shù)調(diào)用AutoCAD命令，其格式如下：（command “AutoCAD命令” 命令所需的數(shù)據(jù) )【例2-4】繪制以(2,4)為圓心，5為半徑的圓。（command circle 2,4 5)或者（command circle (2 4) 5)【例2-5】已知p1、p2、p3為不在同一直線上的三個(gè)點(diǎn)，利用這三個(gè)點(diǎn)畫圓。（command circle 3