otcl.tex
上传用户:rrhhcc
上传日期:2015-12-11
资源大小:54129k
文件大小:56k
源码类别:

通讯编程

开发平台:

Visual C++

  1. chapter{OTcl Linkage}
  2. label{chap:otcl:intro}
  3. ns is an object oriented simulator,
  4. written in C++, with an OTcl interpreter as a frontend.
  5. The simulator supports a class hierarchy in C++
  6. (also called the compiled hierarchy in this document),
  7. and a similar class hierarchy within the OTcl interpreter
  8. (also called the interpreted hierarchy in this document).
  9. The two hierarchies are closely related to each other;
  10. from the user's perspective,
  11. there is a one-to-one correspondence
  12. between a class in the interpreted hierarchy
  13. and one in the compiled hierarchy.
  14. The root of this hierarchy is the class TclObject.
  15. Users create new simulator objects through the interpreter;
  16. these objects are instantiated within the interpreter, 
  17. and are closely mirrored by a corresponding object
  18. in the compiled hierarchy.
  19. The interpreted class hierarchy is automatically established through
  20. methods defined in the class TclClass.
  21. user instantiated objects are mirrored through methods
  22. defined in the class TclObject.
  23. There are other hierarchies in the C++ code and OTcl scripts;
  24. these other hierarchies are not mirrored in the manner of TclObject.
  25. section{Concept Overview}
  26. emph{Why two languages?}
  27. ns uses two languages because simulator has two different
  28.   kinds of things it needs to do.
  29. On one hand, detailed simulations of protocols
  30.   requires a systems programming language
  31.   which can efficiently manipulate bytes, packet headers,
  32.   and implement algorithms that run over large data sets.
  33. For these tasks run-time speed is important and
  34.   turn-around time (run simulation, find bug, fix bug, recompile, re-run)
  35.   is less important.
  36. On the other hand,
  37.   a large part of network research involves slightly varying
  38.   parameters or configurations,
  39.   or quickly exploring a number of scenarios.
  40. In these cases, iteration time (change the model and re-run)
  41.   is more important.
  42. Since configuration runs once (at the beginning of the simulation),
  43.   run-time of this part of the task is less important.
  44. ns meets both of these needs with two languages,
  45.   C++ and OTcl.
  46. C++ is fast to run but slower to change, making it suitable
  47.   for detailed protocol implementation.
  48. OTcl runs much slower but can be changed very quickly (and interactively),
  49.   making it ideal for simulation configuration.
  50. ns (via code{tclcl})
  51.   provides glue to make objects and variables appear on both langauges.
  52. For more information about the idea of scripting languages
  53.   and split-language programming, see Ousterhout's article
  54.   in IEEE Computer~cite{Ousterhout98a}.
  55. For more information about split level programming for network simulation,
  56.   see the ns paper~cite{Bajaj99a}.
  57. emph{Which language for what?}
  58. Having two languages raises the question of which language should
  59. be used for what purpose.
  60. Our basic advice is to use OTcl:
  61. begin{itemize}
  62. item for configuration, setup, and ``one-time'' stuff
  63. item if you can do what you want by manipulating existing C++ objects
  64. end{itemize}
  65. and use C++:
  66. begin{itemize}
  67. item if you are doing emph{anything} that requires processing
  68.         each packet of a flow
  69. item if you have to change the behavior of an existing C++ class
  70.         in ways that weren't anticipated
  71. end{itemize}
  72. For example, links are OTcl objects that assemble delay, queueing, and
  73. possibly loss modules.  If your experiment can be done with those
  74. pieces, great.  If instead you want do something fancier (a special
  75. queueing dicipline or model of loss), then you'll need a new C++
  76. object.
  77. There are certainly grey areas in this spectrum:
  78. most routing is done in OTcl
  79. (although the core Dijkstra algorithm is in C++).
  80. We've had HTTP simulations where each flow was started in OTcl
  81.   and per-packet processing was all in C++.
  82. This approache worked OK until we had 100s of flows
  83.   starting per second of simulated time.
  84. In general, if you're ever having to invoke Tcl many times per second,
  85.   you problably should move that code to C++.
  86. section{Code Overview}
  87. In this document,
  88. we use the term ``interpreter''
  89. to be synonymous with the OTcl interpreter.
  90. The code to interface with the interpreter resides
  91. in a separate directory, code{tclcl}.
  92. The rest of the simulator code resides in the directory, code{ns-2}.
  93. We will use the notation Tclf{tup{file}}
  94. to refer to a particular tup{file} in the
  95. code{Tcl} directory.
  96. Similarly, we will use the notation, nsf{tup{file}}
  97. to refer to a particular tup{file} in the code{ns-2} directory.
  98. There are a number of classes defined in Tclf{}.
  99. We only focus on the six that are used in ns:
  100. The href{Class Tcl}{Section}{sec:Tcl} contains the methods that
  101. C++ code will use to access the interpreter.
  102. The href{class TclObject}{Section}{sec:TclObject}
  103. is the base class for all simulator objects that are also mirrored 
  104. in the compiled hierarchy.
  105. The href{class TclClass}{Section}{sec:TclClass} defines
  106. the interpreted class hierarchy, and 
  107. the methods to permit the user to instantiate TclObjects.
  108. The href{class TclCommand}{Section}{sec:TclCommand}
  109. is used to define simple global interpreter commands.
  110. The href{class EmbeddedTcl}{Section}{sec:EmbeddedTcl}
  111. contains the methods to load higher level builtin commands
  112. that make configuring simulations easier.
  113. Finally, the href{class InstVar}{Section}{sec:InstVar}
  114. contains methods to access C++ member variables
  115. as OTcl instance variables.
  116. The procedures and functions described in this chapter can be found in
  117. Tclf{Tcl.{cc, h}}, Tclf{Tcl2.cc}, Tclf{tcl-object.tcl}, and,
  118. Tclf{tracedvar.{cc, h}}.
  119. The file Tclf{tcl2c++.c} is used in building ns, and is mentioned
  120. briefly in this chapter.
  121. section{Class Tcl}
  122. label{sec:Tcl}
  123. The clsref{Tcl}{../Tcl/Tcl.h} encapsulates the actual instance of
  124. the OTcl interpreter, and provides the methods
  125. to access and communicate with that interpreter.
  126. The methods described in this section are relevant to the
  127. ns programmer who is writing C++ code.
  128. The class provides methods for the following operations:
  129. begin{list}{textbullet}{}itemsep0pt
  130. item obtain a reference to the Tcl instance;
  131. %  {tt
  132. %    begin{list}{}{}
  133. %    item fcn[]{Tc::instance}
  134. %    end{list}
  135. %  }
  136. item invoke OTcl procedures through the interpreter;
  137. %  {tt
  138. %    begin{list}{}{}
  139. %    item fcn[char* $s$]{Tcl::eval}
  140. %    item fcn[const char* $s$]{Tcl::evalc}
  141. %    item fcn[]{Tcl::eval}
  142. %    item fcn[const char* $mathit{fmt}$, ldots]{Tcl::evalf}
  143. %    end{list}
  144. %  }
  145. item retrieve, or pass back results to the interpreter;
  146. %  {tt
  147. %    begin{list}{}{}
  148. %    item fcn[const char* $s$]{Tcl::result}
  149. %    item fcn[const char* $mathit{fmt}$, ldots]{Tcl::resultf}
  150. %    item fcn[]{Tcl::result}
  151. %    end{list}
  152. %  }
  153. item report error situations and exit in an uniform manner; and
  154. %  {tt
  155. %    begin{list}{}{}
  156. %    item fcn[const char* $s$]{Tcl::error}
  157. %    end{list}
  158. %  }
  159. item store and lookup ``TclObjects''.
  160. %  {tt
  161. %    begin{list}{}{}
  162. %    item fcn[const char* $s$]{Tcl::lookup}
  163. %    item fcn[TclObject* $o$]{Tcl::enter}
  164. %    item fcn[TclObject* $o$]{Tcl::remove}
  165. %    end{list}
  166. %  }
  167. item acquire direct access to the interpreter.
  168. %  {tt
  169. %    begin{list}{}{}
  170. %    item fcn[]{Tcl::interp}
  171. %    end{list}
  172. %  }
  173. end{list}
  174. We describe each of the methods in the following subsections.
  175. subsection{Obtain a Reference to the class Tcl instance}
  176. label{sec:instance}
  177. A single instance of the class is declared in Tclf{Tcl.cc}
  178. as a static member variable;
  179. the programmer must obtain a reference to this instance
  180. to access other methods described in this section.
  181. The statement required to access this instance is:
  182. begin{program}
  183.         Tcl& tcl = Tcl::instance();
  184. end{program}
  185. subsection{Invoking OTcl Procedures}
  186. label{sec:Invoke}
  187. There are four different methods to invoke an OTcl command
  188. through the instance, code{tcl}.
  189. They differ essentially in their calling arguments.
  190. Each function passes a string to the interpreter,
  191. that then evaluates the string in a global context.
  192. These methods will return to the caller if the interpreter returns TCL_OK.
  193. On the other hand, if the interpreter returns TCL_ERROR,
  194. the methods will call proc{tkerror}.
  195. The user can overload this procedure to selectively disregard
  196. certain types of errors.
  197. Such intricacies of OTcl programming are outside the
  198. scope of this document.
  199. href{The next section}{Section}{sec:Result}
  200. describes methods to access the result returned by the interpreter.
  201. begin{itemize}itemsep0pt
  202. item fcnref{fcn[char* $s$]{tcl.eval}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::eval}
  203.   invokes fcn[]{Tcl_GlobalEval} to execute $s$ through the interpreter.
  204. item fcnref{fcn[const char* $s$]{tcl.evalc}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::evalc}
  205.   preserves the argument string $s$.
  206.   It copies the string $s$ into its internal buffer;
  207.   it then invokes the previous fcn[char* $s$]{eval} on the internal buffer.
  208. item fcnref{fcn[]{tcl.eval}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::eval}
  209.   assumes that the command is already stored in the class' internal
  210.   code{bp_}; it directly invokes fcn[char* bp_]{tcl.eval}.
  211.   A handle to the buffer itself is available through the method
  212.   fcnref{fcn{tcl.buffer}}{../Tcl/Tcl.h}{Tcl::buffer}.
  213. item
  214.   fcnref{fcn[const char* $s$, ldots]{tcl.evalf}}{../Tcl/Tcl2.cc}{Tcl::evalf}
  215.   is a code{Printf}(3) like equivalent.
  216.   It uses code{vsprintf}(3) internally to create the input string.
  217. end{itemize}
  218. As an example, here are some of the ways of using the above methods:
  219. begin{program}
  220.         Tcl& tcl = {bfseries{}Tcl::instance}();
  221.         char wrk[128];
  222.         strcpy(wrk, "Simulator set NumberInterfaces_ 1");
  223.         {bfseries{}tcl.eval}(wrk);
  224.         sprintf({bfseries{}tcl.buffer}(), "Agent/SRM set requestFunction_ %s", "Fixed");
  225.         {bfseries{}tcl.eval}();
  226.         {bfseries{}tcl.evalc}("puts stdout {hello world}");
  227.         {bfseries{}tcl.evalf}("%s request %d %d", name_, sender, msgid);
  228. end{program}
  229. subsection{Passing Results to/from the Interpreter}
  230. label{sec:Result}
  231. When the interpreter invokes a C++ method,
  232. it expects the result back in the private member variable,
  233. code{tcl_->result}.
  234. Two methods are available to set this variable.
  235. begin{list}{textbullet}{}
  236. item fcnref{fcn[const char* $s$]{tcl.result}}{../Tcl/Tcl.h}{Tcl::result}
  237.         Pass the result string $s$ back to the interpreter.
  238. item
  239.   fcnref{fcn[const char* fmt, ldots]{tcl.resultf}}{../Tcl/Tcl2.cc}{Tcl::resultf}
  240.         code{varargs}(3) variant of above
  241.         to format the result using code{vsprintf}(3),
  242.         pass the result string back to the interpreter.
  243. end{list}
  244. begin{program}
  245.         if (strcmp(argv[1], "now") == 0) {
  246.                 {bfseries{}tcl.resultf}("%.17g", clock());
  247.                 return TCL_OK;
  248.         }
  249.         {bfseries{}tcl.result}("Invalid operation specified");
  250.         return TCL_ERROR;
  251. end{program}
  252. Likewise, when a C++ method invokes an OTcl command,
  253. the interpreter returns the result in code{tcl_->result}.
  254. begin{list}{textbullet}{}
  255. item fcnref{fcn{tcl.result}}{../Tcl/Tcl.h}{Tcl::result}
  256.       must be used to retrieve the result.
  257.       Note that the result is a string, that must be converted
  258.       into an internal format appropriate to the type of result.
  259. end{list}
  260. begin{program}
  261.         tcl.evalc("Simulator set NumberInterfaces_");
  262.         char* ni = {bfseries{}tcl.result}();
  263.         if (atoi(ni) != 1)
  264.                 tcl.evalc("Simulator set NumberInterfaces_ 1");
  265. end{program}
  266.         
  267. subsection{Error Reporting and Exit}
  268. label{sec:ErrorReporting}
  269. This method provides a uniform way to report errors in the compiled code.
  270. begin{list}{textbullet}{}
  271. item fcnref{fcn[const char* $s$]{tcl.error}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::error}
  272. performs the following functions:
  273. write $s$ to stdout; write code{tcl_->result} to stdout;
  274. exit with error code 1.
  275. end{list}
  276. begin{program}
  277.         {bfseries{}tcl.resultf}("cmd = %s", cmd);
  278.         {bfseries{}tcl.error}("invalid command specified");
  279.         /*{cf{}NOTREACHED}*/
  280. end{program}
  281. Note that
  282. there are minor differences between returning TCL_ERROR
  283. href{as we did in the previous subsection}{Section}{sec:Result},
  284. and calling fcn[]{Tcl::error}.
  285. The former generates an exception within the interpreter;
  286. the user can trap the exception and possibly recover from the error.
  287. If the user has not specified any traps, 
  288. the interpreter will print a stack trace and exit.
  289. However, if the code invokes fcn[]{error},
  290. then the simulation user cannot trap the error;
  291. in addition, ns will not print any stack trace.
  292. subsection{Hash Functions within the Interpreter}
  293. label{sec:HashTables}
  294. ns stores a reference to every TclObject in the compiled hierarchy
  295. in a hash table;
  296. this permits quick access to the objects.
  297. The hash table is internal to the interpreter.
  298. ns uses the name of the code{TclObject} as the key
  299. to enter, lookup, or delete the TclObject in the hash table.
  300. begin{list}{textbullet}{}
  301. item fcnref{fcn[TclObject* $o$]{tcl.enter}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::enter}
  302.   will insert a pointer to the TclObject $o$ into the hash table.
  303.   It is used by
  304.   fcnref{fcn[]{TclClass::create_shadow}}{../Tcl/Tcl.cc}{TclClass::create_shadow}
  305.   to insert an object into the table, when that object is created.
  306. item fcnref{fcn[char* $s$]{tcl.lookup}}{../Tcl/Tcl.h}{Tcl::lookup}
  307.   will retrieve the TclObject with the name $s$.
  308.   It is used by
  309.   fcnref{fcn[]{TclObject::lookup}}{../Tcl/Tcl.h}{TclObject::lookup}.
  310. item fcnref{fcn[TclObject* $o$]{tcl.remove}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::remove}
  311.   will delete references to the TclObject $o$ from the hash table.
  312.   It is used by
  313.   fcnref{fcn[]{TclClass::delete_shadow}}{../Tcl/Tcl.cc}{TclClass::delete_shadow}
  314.   to remove an existing entry from the hash table,
  315.   when that object is deleted.
  316. end{list}
  317. These functions are used internally by
  318. the class TclObject and class TclClass.
  319. subsection{Other Operations on the Interpreter}
  320. label{sec:otcl:other}
  321. If the above methods are not sufficient,
  322. then we must acquire the handle to the interpreter,
  323. and write our own functions.
  324. begin{list}{textbullet}{}
  325. item fcnref{fcn{tcl.interp}}{../Tcl/Tcl.h}{Tcl::interp}
  326.         returns the handle to the interpreter that is stored
  327.         within the class Tcl.
  328. end{list}
  329. section{Class TclObject}
  330. label{sec:TclObject}
  331. clsref{TclObject}{../Tcl/Tcl.h}
  332. is the base class for most of the other classes
  333. in the interpreted and compiled hierarchies.
  334. Every object in the class TclObject is created by the user
  335. from within the interpreter.
  336. An equivalent shadow object is created in the compiled hierarchy.
  337. The two objects are closely associated with each other.
  338. The class TclClass, described in the next section,
  339. contains the mechanisms that perform this shadowing.
  340. In the rest of this document, we often refer to an object as a TclObject%
  341. footnote{In the latest release of ns and nsTcl,
  342.   this object has been renamed to code{SplitObjefct},
  343.   which more accurately reflects its nature of existence.
  344.   However, for the moment,
  345.   we will continue to use the term TclObject
  346.   to refer to these objects and this class.}.
  347. By this, we refer to a particular object that is either in the class
  348. TclObject, or in a class that is derived from the class TclObject.
  349. If it is necessary, we will explicitly qualify whether that object is
  350. an object within the interpreter, or an object within the compiled code.
  351. In such cases,
  352. we will use the abbreviations ``interpreted object'', and
  353. ``compiled object'' to distinguish the two.
  354. and within the compiled code respectively.
  355. paragraph{Differences from ns~v1}
  356. Unlike ns~v1, the class TclObject
  357. subsumes the earlier functions of the NsObject class.
  358. It therefore stores the
  359. href{interface variable bindings}{Section}{sec:VarBinds}
  360. that tie OTcl instance variables in the interpreted object
  361. to corresponding C++ member variables in the compiled object.
  362. The binding is stronger than in ns~v1 in that
  363. any changes to the OTcl variables are trapped,
  364. and the current C++ and OTcl values
  365. are made consistent after each access through the interpreter.
  366. The consistency is done through the
  367. href{class InstVar}{Section}{sec:InstVar}.
  368. Also unlike ns~v1, objects in the class TclObject
  369. are no longer stored as a global link list.
  370. Instead, they are stored in a hash table in the
  371. href{class Tcl}{Section}{sec:HashTables}.
  372. paragraph{Example configuration of a TclObject}
  373. The following example illustrates the configuration of
  374. an SRM agent (clsref{Agent/SRM/Adaptive}{../ns-2/srm-adaptive.tcl}).
  375. begin{program}
  376.         set srm [new Agent/SRM/Adaptive]
  377.         $srm set packetSize_ 1024
  378.         $srm traffic-source $s0
  379. end{program}
  380. By convention in ns,
  381. the class Agent/SRM/Adaptive is a subclass of Agent/SRM,
  382. is a subclass of Agent, is a subclass of TclObject.
  383. The corresponding compiled class hierarchy is
  384. the ASRMAgent, derived from SRMAgent, derived from Agent,
  385. derived from TclObject respectively.
  386. The first line of the above example shows how a TclObject is 
  387. href{created (or destroyed)}{Section}{sec:Creation};
  388. the next line configures
  389. href{a bound variable}{Section}{sec:VarBinds};
  390. and finally, the last line illustrates
  391. the interpreted object invoking a C++ method
  392. href{as if they were an instance procedure}{Section}{sec:Commands}.
  393. subsection{Creating and Destroying TclObjects}
  394. label{sec:Creation}
  395. When the user creates a new TclObject,
  396. using the procedures proc[]{new} and proc[]{delete};
  397. these procedures are defined in Tclf{tcl-object.tcl}.
  398. They can be used to create and destroy objects in all classes,
  399. including TclObjects.%
  400. footnote{As an example, the classes Simulator, Node, Link, or rtObject,
  401. are classes that are emph{not} derived from the class TclObject.
  402. Objects in these classes  are not, therefore, TclObjects.
  403. However, a Simulator, Node, Link, or route Object is also instantiated
  404. using the code{new} procedure in ns.}.
  405. In this section,
  406. we describe the internal actions executed when a TclObject
  407. is created.
  408. paragraph{Creating TclObjects}
  409. By using proc[]{new}, the user creates an interpreted TclObject.
  410. the interpreter will execute the constructor for that object, proc[]{init},
  411. passing it any arguments provided by the user.
  412. ns is responsible for automatically  creating the compiled object.
  413. The shadow object gets created by the base class TclObject's constructor.
  414. Therefore, the constructor for the new TclObject
  415. must call the parent class constructor first.
  416. proc[]{new} returns a handle to the object, that can then be used
  417. for further operations upon that object.
  418. The following example illustrates the Agent/SRM/Adaptive constructor:
  419. begin{program}
  420.         Agent/SRM/Adaptive instproc init args {
  421.                 eval $self next $args
  422.                 $self array set closest_ "requestor 0 repairor 0"
  423.                 $self set eps_    [$class set eps_]
  424.         }
  425. end{program}
  426. The following sequence of actions are performed by the interpreter
  427. as part of instantiating a new TclObject.
  428. For ease of exposition, we describe the steps that are executed
  429. to create an Agent/SRM/Adaptive object.
  430. The steps are:
  431. begin{enumerate}
  432. item
  433.   Obtain an unique handle for the new object   from the TclObject name space.
  434.   The handle is returned to the user.
  435.   Most handles in ns have the form code{_otup{NNN}}, where tup{NNN}
  436.   is an integer.  This handle is created by
  437.   fcnref{proc{getid}}{../tclcl/tcl-object.tcl}{TclObject::getid}.
  438.   It can be retrieved from C++ with the
  439.   fcnref{proc{name()}}{../tclcl/tclcl.h}{TclObject::name()}
  440.   method.
  441. item Execute the constructor for the new object.
  442.   Any user-specified arguments are passed as arguments to the constructor.
  443.   This constructor must invoke the constructor
  444.   associated with its parent class.
  445.   In our example above, the Agent/SRM/Adaptive calls its parent class
  446.   in the very first line.  
  447.   Note that each constructor,
  448.   in turn invokes its parent class' constructor textit{ad nauseum}.
  449.   The last constructor in ns is
  450.   fcnref{the TclObject constructor}{../Tcl/tcl-object.tcl}{TclObject::init}.
  451.   This constructor is responsible for setting up the shadow object, and 
  452.   performing other initializations and bindings, as we explain below.
  453.   emph{It is preferable to call the parent constructors first before
  454.     performing the initializations required in this class.}
  455.   This allows the shadow objects to be set up,
  456.   and the variable bindings established.
  457. item The TclObject constructor invokes the instance procedure
  458.   proc[]{create-shadow} for the class Agent/SRM/Adaptive.
  459. item When the shadow object is created,
  460.   ns calls all of the constructors for the compiled object,
  461.   each of which may establish variable bindings for objects in that class,
  462.   and perform other necessary initializations.
  463.   Hence our earlier injunction that it is preferable to invoke the parent
  464.   constructors prior to performing the class initializations.
  465. item After the shadow object is successfully created,
  466.   fcnref{fcn{create_shadow}}{../Tcl/Tcl.cc}{TclClass::create_shadow}
  467.   begin{enumerate}
  468.   item adds the new object to hash table of TclObjects
  469.         href{described earlier}{Section}{sec:HashTables}.
  470.   item makes proc[]{cmd} an instance procedure of the newly created
  471.     interpreted object.
  472.     This instance procedure
  473.     invokes the fcn[]{command} method of the compiled object.
  474.     In href{a later subsection}{Section}{sec:Commands},
  475.     we describe how the code{command} method is defined, and invoked.
  476.   end{enumerate}
  477. end{enumerate}
  478. Note that all of the above shadowing mechanisms only work when
  479. the user creates a new TclObject through the interpreter.
  480. It will not work if the programmer creates a compiled TclObject unilaterally.
  481. Therefore, the programmer is enjoined not to use the C++ new method
  482. to create compiled objects directly.
  483. paragraph{Deletion of TclObjects}
  484. The code{delete} operation
  485. destroys the interpreted object, and the corresponding shadow object.
  486. For example,
  487. fcnref{proc[tup{scheduler}]{use-scheduler}}{%
  488.   ../ns-2/ns-lib.tcl}{Simulator::use-scheduler}
  489. uses the code{delete} procedure to remove the default list scheduler,
  490. and instantiate an alternate scheduler in its place.
  491. begin{program}
  492.         Simulator instproc use-scheduler type {
  493.                 $self instvar scheduler_
  494.                 delete scheduler_ ; first delete the existing list scheduler;
  495.                 set scheduler_ [new Scheduler/$type]
  496.         }
  497. end{program}
  498. As with the constructor, the object destructor must call the destructor
  499. for the parent class explicitly as the very last statement of the destructor.
  500. The TclObject destructor
  501. will invoke the instance procedure code{delete-shadow},
  502. that in turn invokes fcnref{the equivalent compiled method}{%
  503.   ../Tcl/Tcl.cc}{TclClass::delete_shadow}
  504. to destroy the shadow object.
  505. The interpreter itself will destroy the interpreted object.
  506. subsection{Variable Bindings}
  507. label{sec:VarBinds}
  508. In most cases,
  509. access to compiled member variables is restricted to compiled code,
  510. and access to interpreted member variables is likewise
  511. confined to access via interpreted code;
  512. however, it is possible to establish bi-directional bindings
  513. such that both the interpreted member variable
  514. and the compiled member variable access the same data, 
  515. and changing the value of either variable
  516. changes the value of the corresponding paired variable to same value.
  517. The binding is established by the compiled constructor
  518. when that object is instantiated;
  519. it is automatically accessible by the interpreted object as 
  520. an instance variable.
  521. ns supports five different data types: reals, bandwidth valued variables, 
  522. time valued variables, integers, and booleans.
  523. The syntax of how these values can be specified in OTcl is different
  524. for each variable type.
  525. begin{itemize}itemsep0pt
  526. item Real and Integer valued variables are specified in the ``normal'' form.
  527.         For example,
  528.         begin{program}
  529.         $object set realvar 1.2e3
  530.         $object set intvar  12
  531.         end{program}
  532. item Bandwidth is specified as a real value, optionally
  533.   suffixed by a `k' or `K' to mean kilo-quantities, or `m' or `M' to
  534.   mean mega-quantities.
  535.   A final optional suffix of `B' indicates that the quantity expressed
  536.   is in Bytes per second.
  537.   The default is bandwidth expressed in bits per second.
  538.         For example, all of the following are equivalent:
  539.         begin{program}
  540.         $object set bwvar 1.5m
  541.         $object set bwvar 1.5mb
  542.         $object set bwvar 1500k
  543.         $object set bwvar 1500kb
  544.         $object set bwvar .1875MB
  545.         $object set bwvar 187.5kB
  546.         $object set bwvar 1.5e6
  547.         end{program}
  548. item Time is specified as a real value, optionally suffixed by a
  549.   `m' to express time in milli-seconds, `n' to express time in
  550.   nano-seconds, or `p' to express time in pico-seconds.
  551.   The default is time expressed in seconds.
  552.         For example, all of the following are equivalent:
  553.         begin{program}
  554.         $object set timevar 1500m
  555.         $object set timevar 1.5
  556.         $object set timevar 1.5e9n
  557.         $object set timevar 1500e9p
  558.         end{program}
  559.   Note that we can also safely add a $s$ to reflect the time unit of seconds.
  560.   ns will ignore anything other than a valid real number specification,
  561.   or a trailing `m', `n', or `p'.
  562. item Booleans can be expressed either as an integer, or as `T' or `t'
  563.   for true.  Subsequent characters after the first letter are ignored.
  564.   If the value is neither an integer, nor a true value,
  565.   then it is assumed to be false.
  566.         For example,
  567.         begin{program}
  568.         $object set boolvar t           ; set to true;
  569.         $object set boolvar true
  570.         $object set boolvar 1   ; or any non-zero value;
  571.         $object set boolvar false       ; set to false;
  572.         $object set boolvar junk        
  573.         $object set boolvar 0
  574.         end{program}
  575. end{itemize}
  576. The following example shows the constructor for the ASRMAgent%
  577. footnote{Note that this constructor is embellished to illustrate
  578.         the features of the variable binding mechanism.}.
  579. begin{program}
  580.         ASRMAgent::ASRMAgent() {
  581.                 bind("pdistance_", &pdistance_);      * real variable */
  582.                 bind("requestor_", &requestor_);      * integer variable */
  583.                 bind_time("lastSent_", &lastSessSent_); * time variable */
  584.                 bind_bw("ctrlLimit_", &ctrlBWLimit_); * bandwidth variable */
  585.                 bind_bool("running_", &running_);     * boolean variable */
  586.         }
  587. end{program}
  588. Note that all of the functions above take two arguments,
  589. the name of an OTcl variable,
  590. and the address of the corresponding compiled member variable
  591. that is linked.
  592. While it is often the case that these bindings are established
  593. by the constructor of the object, 
  594. it need not always be done in this manner.
  595. We will discuss such alternate methods
  596. when we describe href{the class InstVar}{Section}{sec:InstVar}
  597. in detail later.
  598. Each of the variables that is bound is automatically initialised
  599. with default values when the object is created.
  600. The default values are specified as interpreted class variables.
  601. This initialisation is done by the routing proc[]{init-instvar},
  602. invoked by methods in the class Instvar,
  603. href{described later}{Section}{sec:InstVar}.
  604. proc[]{init-instvar} checks the class of the interpreted object,
  605. and all of the parent class of that object, to find the first
  606. class in which the variable is defined.
  607. It uses the value of the variable in that class to initialise the object.
  608. Most of the bind initialisation values are defined in
  609. nsf{tcl/lib/ns-default.tcl}.
  610. For example, if the following class variables are defined for the ASRMAgent:
  611. begin{program}
  612.         Agent/SRM/Adaptive set pdistance_ 15.0
  613.         Agent/SRM set pdistance_ 10.0
  614.         Agent/SRM set lastSent_ 8.345m
  615.         Agent set ctrlLimit_    1.44M
  616.         Agent/SRM/Adaptive set running_ f
  617. end{program}
  618. Therefore, every new Agent/SRM/Adaptive object will have
  619. code{pdistance_} set to 15.0;
  620. code{lastSent_} is set to 8.345m
  621. from the setting of the class variable of the parent class;
  622. code{ctrlLimit_} is set to 1.44M
  623. using the class variable of the parent class twice removed;
  624. code{running} is set to false;
  625. the instance variable code{pdistance_} is not initialised,
  626. because no class variable
  627. exists in any of the class hierarchy of the interpreted object.
  628. In such instance, proc[]{init-instvar} will invoke 
  629. proc[]{warn-instvar}, to print out a warning about such a variable.
  630. The user can selectively override this procedure
  631. in their simulation scripts, to elide this warning.
  632. Note that the actual binding
  633. is done by instantiating objects in the class InstVar.
  634. Each object in the class InstVar binds 
  635. one compiled member variable to one interpreted member variable.
  636. A TclObject stores a list of InstVar objects corresponding
  637. to each of its member variable that is bound in this fashion.
  638. The head of this list is stored in its member variable
  639. code{instvar_} of the TclObject.
  640. One last point to consider is that
  641. ns will guarantee that the actual values
  642. of the variable, both in the interpreted object and the compiled object,
  643. will be identical at all times.
  644. However, if there are methods and other variables
  645. of the compiled object that track the value of this variable,
  646. they must be explicitly invoked or changed whenever the
  647. value of this variable is changed.
  648. This usually requires additional primitives that the user should invoke.
  649. One way of providing such primitives in ns is through
  650. the fcn[]{command} method described in the next section.
  651. subsection{Variable Tracing}
  652. label{sec:VarTrace}
  653. In addition to variable bindings, TclObject also supports tracing of
  654. both C++ and Tcl instance variables.  A traced variable can be created
  655. and configured either in C++ or Tcl.  To establish variable tracing at
  656. the Tcl level, the variable must be visible in Tcl, which means that it
  657. must be a bounded C++/Tcl or a pure Tcl instance variable.  In addition,
  658. the object that owns the traced variable is also required to establish
  659. tracing using the Tcl code{trace} method of TclObject.  The first
  660. argument to the code{trace} method must be the name of the variable.
  661. The optional second argument specifies the trace object that is
  662. responsible for tracing that variable.  If the trace object is not
  663. specified, the object that own the variable is responsible for tracing
  664. it.
  665. For a TclObject to trace variables, it must extend the C++
  666. code{trace} method that is virtually defined in TclObject.  The Trace
  667. class implements a simple code{trace} method, thereby, it can act as a
  668. generic tracer for variables.
  669. begin{verbatim}
  670. class Trace : public Connector {
  671.         ...
  672.         virtual void trace(TracedVar*);
  673. };
  674. end{verbatim}
  675. Below is a simple example for setting up variable tracing in Tcl:
  676. begin{small}
  677. begin{verbatim}
  678.         # $tcp tracing its own variable cwnd_
  679.         $tcp trace cwnd_
  680.         # the variable ssthresh_ of $tcp is traced by a generic $tracer
  681.         set tracer [new Trace/Var]
  682.         $tcp trace ssthresh_ $tracer
  683. end{verbatim}
  684. end{small}
  685. For a C++ variable to be traceable, it must belong to a class that
  686. derives from TracedVar.  The virtual base class TracedVar keeps track of
  687. the variable's name, owner, and tracer.  Classes that derives from
  688. TracedVar must implement the virtual method code{value}, that takes a
  689. character buffer as an argument and writes the value of the variable
  690. into that buffer.
  691. begin{small}
  692. begin{verbatim}
  693. class TracedVar {
  694.         ...
  695.         virtual char* value(char* buf) = 0;
  696. protected:
  697.         TracedVar(const char* name);
  698.         const char* name_;      // name of the variable
  699.         TclObject* owner_;      // the object that owns this variable
  700.         TclObject* tracer_;     // callback when the variable is changed
  701.         ...
  702. };
  703. end{verbatim}
  704. end{small}
  705. The TclCL library exports two classes of TracedVar:  code{TracedInt} and
  706. code{TracedDouble}.  These classes can be used in place of the basic
  707. type int and double respectively.  Both TracedInt and TracedDouble
  708. overload all the operators that can change the value of the variable
  709. such as assignment, increment, and decrement.  These overloaded
  710. operators use the code{assign} method to assign the new value to the
  711. variable and call the tracer if the new value is different from the old
  712. one.  TracedInt and TracedDouble also implement their code{value}
  713. methods that output the value of the variable into string.  The width
  714. and precision of the output can be pre-specified.
  715. subsection{code{command} Methods: Definition and Invocation}
  716. label{sec:Commands}
  717. For every TclObject that is created, ns establishes
  718. the instance procedure, proc[]{cmd},
  719. as a hook to executing methods through the compiled shadow object.
  720. The procedure proc[]{cmd} invokes the method fcn[]{command}
  721. of the shadow object automatically, passing the arguments to proc[]{cmd}
  722. as an argument vector to the fcn[]{command} method.
  723. The user can invoke the proc[]{cmd} method in one of two ways:
  724. by explicitly invoking the procedure, specifying the desired
  725. operation as the first argument, or
  726. implicitly, as if there were an instance procedure of the same name as the
  727. desired operation.
  728. Most simulation scripts will use the latter form, hence, we will
  729. describe that mode of invocation first.
  730. Consider the that the distance computation in SRM is done by
  731. the compiled object; however, it is often used by the interpreted object.
  732. It is usually invoked as:
  733. begin{program}
  734.         $srmObject distance? tup{agentAddress}
  735. end{program}
  736. If there is no instance procedure called code{distance?},
  737. the interpreter will invoke the instance procedure
  738. proc[]{unknown}, defined in the base class TclObject.
  739. The unknown procedure then invokes
  740. begin{program}
  741.         $srmObject cmd distance? tup{agentAddress}
  742. end{program}
  743. to execute the operation through the compiled object's
  744. fcn[]{command} procedure.
  745. Ofcourse, the user could explicitly invoke the operation directly.
  746. One reason for this might be to overload the operation by using
  747. an instance procedure of the same name.
  748. For example,
  749. begin{program}
  750.         Agent/SRM/Adaptive instproc distance? addr {
  751.                 $self instvar distanceCache_
  752.                 if ![info exists distanceCache_($addr)] {
  753.                         set distanceCache_($addr) [{bfseries{}$self cmd distance? $addr}]
  754.                 }
  755.                 set distanceCache_($addr)
  756.         }
  757. end{program}
  758. We now illustrate how the fcn[]{command} method using
  759. fcn[]{ASRMAgent::command} as an example.
  760. begin{program}
  761.         int ASRMAgent::command(int argc, const char*const*argv) {
  762.                 Tcl& tcl = Tcl::instance();
  763.                 if (argc == 3) {
  764.                         if (strcmp(argv[1], "distance?") == 0) {
  765.                                 int sender = atoi(argv[2]);
  766.                                 SRMinfo* sp = get_state(sender);
  767.                                 tcl.tesultf("%f", sp->distance_);
  768.                                 return TCL_OK;
  769.                         }
  770.                 }
  771.                 return (SRMAgent::command(argc, argv));
  772.         }
  773. end{program}
  774. We can make the following observations from this piece of code:
  775. begin{itemize}
  776. item The function is called with two arguments:
  777.   
  778.   The first argument (code{argc}) indicates
  779.   the number of arguments specified in the command line to the interpreter.
  780.   The command line arguments vector (code{argv}) consists of
  781.   
  782.   --- code{argv[0]} contains the name of the method, ``code{cmd}''.
  783.   --- code{argv[1]} specifies the desired operation.
  784.   --- If the user specified any arguments, then they are placed in
  785.   code{argv[2ldots(argc - 1)]}.
  786.   The arguments are passed as strings;
  787.   they must be converted to the appropriate data type.
  788. item If the operation is successfully matched,
  789.   the match should return the result of the operation
  790.   using methods href{described earlier}{Section}{sec:Result}.
  791. item fcn[]{command} itself must return either code{TCL_OK} or code{TCL_ERROR}
  792.   to indicate success or failure as its return code.
  793. item If the operation is not matched in this method, it must
  794.   invoke its parent's command method, and return the corresponding result.
  795.   This permits the user to concieve of operations as having the same
  796.   inheritance properties as instance procedures or compiled methods.
  797.   In the event that this code{command} method 
  798.   is defined for a class with multiple inheritance,
  799.   the programmer has the liberty to choose one of two implementations:
  800.   1) Either they can invoke one of the parent's code{command} method,
  801.   and return the result of that invocation, or
  802.   2) They can each of the parent's code{command} methods in some sequence,
  803.   and return the result of the first invocation that is successful.
  804.   If none of them are successful, then they should return an error.
  805. end{itemize}
  806. In our document, we call operations executed through the 
  807. fcn[]{command} emph{instproc-like}s.
  808. This reflects the usage of these operations as if they were
  809. OTcl instance procedures of an object,
  810. but can be very subtly different in their realisation and usage.
  811. section{Class TclClass}
  812. label{sec:TclClass}
  813. This compiled class (clsref{TclClass}{../Tcl/Tcl.h})
  814. is a pure virtual class.
  815. Classes derived from this base class provide two functions:
  816. construct the interpreted class hierarchy
  817. to mirror the compiled class hierarchy; and
  818. provide methods to instantiate new TclObjects.
  819. Each such derived class is associated with a particular compiled class
  820. in the compiled class hierarchy, and can instantiate new objects in the
  821. associated class.
  822. As an example, consider a class such as the
  823. class code{RenoTcpClass}.
  824. It is derived from class code{TclClass}, and
  825. is associated with the class code{RenoTcpAgent}.
  826. It will instantiate new objects in the class code{RenoTcpAgent}.
  827. The compiled class hierarchy for code{RenoTcpAgent} is that
  828. it derives from code{TcpAgent}, that in turn derives from code{Agent},
  829. that in turn derives (roughly) from code{TclObject}.
  830. code{RenoTcpClass} is defined as
  831. begin{program}
  832.         static class RenoTcpClass: public TclClass {
  833.         public:
  834.                 RenoTcpClass() : TclClass("Agent/TCP/Reno") {}
  835.                 TclObject* create(int argc, const char*const* argv) {
  836.                         return (new RenoTcpAgent());
  837.                 }
  838.         } class_reno;
  839. end{program}
  840. We can make the following observations from this definition:
  841. begin{enumerate}
  842. item The class defines only the constructor, and one additional method,
  843.   to code{create} instances of the associated TclObject.
  844. item ns will execute the code{RenoTcpClass} constructor
  845.   for the static variable code{class_reno}, when it is first started.
  846.   This sets up the appropriate methods and the interpreted class hierarchy.
  847. item The constructor specifies the interpreted class explicitly as
  848.   code{Agent/TCP/Reno}.  This also specifies the interpreted class
  849.   hierarchy implicitly.
  850.   Recall that the convention in ns is to use
  851.   the character slash ('/') is a separator.
  852.   For any given class code{A/B/C/D},
  853.   the class code{A/B/C/D} is a sub-class of code{A/B/C},
  854.   that is itself a sub-class of code{A/B},
  855.   that, in turn, is a sub-class of code{A}.
  856.   code{A} itself is a sub-class of code{TclObject}.
  857.   In our case above, the TclClass constructor creates three classes,
  858.   code{Agent/TCP/Reno} sub-class of code{Agent/TCP}
  859.   sub-class of code{Agent} sub-class of code{TclObject}.
  860. item This class is associated with the class code{RenoTcpAgent};
  861.   it creats new objects in this associated class.
  862. item The code{RenoTcpClass::create} method returns TclObjects in the
  863.   class code{RenoTcpAgent}.
  864. item When the user specifies code{new Agent/TCP/Reno},
  865.   the routine code{RenoTcpClass::create} is invoked.
  866. item The arguments vector (code{argv}) consists of
  867.   --- code{argv[0]} contains the name of the object.
  868.   --- code{argv[1ldots3]} contain
  869.   code{$self}, code{$class}, and code{$proc}.%$
  870.   Since code{create} is called
  871.   through the instance procedure code{create-shadow},
  872.   code{argv[3]} contains code{create-shadow}.
  873.   --- code{argv[4]}
  874.   contain any additional arguments (passed as a string) provided by the user.
  875. end{enumerate}
  876. The clsref{Trace}{../ns-2/trace.cc} illustrates
  877. argument handling by TclClass methods.
  878. begin{program}
  879.         class TraceClass : public TclClass {
  880.         public:
  881.                 TraceClass() : TclClass("Trace") {}
  882.                 TclObject* create(int args, const char*const* argv) {
  883.                         if (args >= 5)
  884.                                 return (new Trace(*argv[4]));
  885.                         else
  886.                                 return NULL;
  887.                 }
  888.         } trace_class;
  889. end{program}
  890. A new Trace object is created as
  891. begin{program}
  892.         new Trace "X"
  893. end{program}
  894. Finally, the nitty-gritty details of how the 
  895. interpreted class hierarchy is constructed:
  896. begin{enumerate}
  897. item The object constructor is executed when ns first starts.
  898. item This constructor calls the TclClass constructor
  899.   with the name of the interpreted class as its argument.
  900. item The TclClass constructor stores the name of the class,
  901.   and inserts this object into a linked list of the TclClass objects.
  902. item During initialization of the simulator,
  903.   fcnref{fcn{Tcl_AppInit}}{../ns-2/ns_tclsh.cc}{::Tcl_AppInit}
  904.   invokes 
  905.   fcnref{fcn{TclClass::bind}}{../Tcl/Tcl.cc}{TclClass::bind}
  906. item For each object in the list of TclClass objects,
  907.   fcn[]{bind} invokes 
  908.   fcnref{proc[]{register}}{../Tcl/tcl-object.tcl}{TclObject::register},
  909.   specifying the name of the interpreted class as its argument.
  910. item proc[]{register} establishes the class hierarchy,
  911.   creating the classes that are required, and not yet created.
  912. item Finally, fcn[]{bind} defines instance procedures
  913.   code{create-shadow} and code{delete-shadow} for this new class.
  914. end{enumerate}
  915. subsection{How to Bind Static C++ Class Member Variables}
  916. In Section~ref{sec:TclObject}, we have seen how to expose member
  917. variables of a C++ object into OTcl space. 
  918. This, however, does not apply to static member variables of a C++
  919. class. 
  920. Of course, one may create an OTcl variable for the static member
  921. variable of every C++ object; obviously this defeats the whole meaning
  922. of static members.
  923. We cannot solve this binding problem using a similar solution as
  924. binding in TclObject, which is based on InstVar, because InstVars in
  925. TclCL require the presence of a TclObject.
  926. However, we can create a method of the corresponding TclClass and
  927. access static members of a C++ class through the methods of its
  928. corresponding TclClass.
  929. The procedure is as follows:
  930. begin{enumerate}
  931. item Create your own derived TclClass as described above;
  932. item Declare methods fcn[]{bind} and fcn[]{method} in your derived
  933.   class;
  934. item Create your binding methods in the implementation of your
  935.   fcn[]{bind} with code{add_method("your_method")}, then implement
  936.   the handler in fcn[]{method} in a similar way as you would do in
  937.   fcn[]{TclObject::command}. 
  938.   Notice that the number of arguments passed to
  939.   fcn[]{TclClass::method} are different from those passed to
  940.   fcn[]{TclObject::command}.
  941.   The former has two more arguments in the front. 
  942. end{enumerate}
  943. As an example, we show a simplified version of
  944. code{PacketHeaderClass} in nsf{packet.cc}. 
  945. Suppose we have the following class code{Packet} which has a static
  946. variable code{hdrlen_} that we want to access from OTcl:
  947. begin{program}
  948. class Packet {
  949.         ......
  950.         static int hdrlen_;
  951. };
  952. end{program}
  953. Then we do the following to construct an accessor for this variable:
  954. begin{program}
  955. class PacketHeaderClass : public TclClass {
  956. protected:
  957.         PacketHeaderClass(const char* classname, int hdrsize);
  958.         TclObject* create(int argc, const char*const* argv);
  959.         * These two implements OTcl class access methods */
  960.         virtual void bind();
  961.         virtual int method(int argc, const char*const* argv);
  962. };
  963. void PacketHeaderClass::bind()
  964. {
  965.         * Call to base class bind() must precede add_method() */
  966.         TclClass::bind();
  967.         add_method("hdrlen");
  968. }
  969. int PacketHeaderClass::method(int ac, const char*const* av)
  970. {
  971.         Tcl& tcl = Tcl::instance();
  972.         * Notice this argument translation; we can then handle them 
  973. as if in TclObject::command() */
  974.         int argc = ac - 2;
  975.         const char*const* argv = av + 2;
  976.         if (argc == 2) {
  977.                 if (strcmp(argv[1], "hdrlen") == 0) {
  978.                         tcl.resultf("%d", Packet::hdrlen_);
  979.                         return (TCL_OK);
  980.                 }
  981.         } else if (argc == 3) {
  982.                 if (strcmp(argv[1], "hdrlen") == 0) {
  983.                         Packet::hdrlen_ = atoi(argv[2]);
  984.                         return (TCL_OK);
  985.                 }
  986.         }
  987.         return TclClass::method(ac, av);
  988. }
  989. end{program}
  990. After this, we can then use the following OTcl command to access and
  991. change values of code{Packet::hdrlen_}:
  992. begin{program}
  993.         PacketHeader hdrlen 120
  994.         set i [PacketHeader hdrlen]
  995. end{program}
  996. section{Class TclCommand}
  997. label{sec:TclCommand}
  998. This class (clsref{TclCommand}{../Tcl/Tcl.h})
  999. provides just the mechanism for ns to export
  1000. simple commands to the interpreter, 
  1001. that can then be executed within a global context by the interpreter.
  1002. There are two functions defined in nsf{misc.cc}:
  1003. code{ns-random} and code{ns-version}.
  1004. These two functions are initialized by the function
  1005. fcnref{fcn{init_misc}}{../ns-2/misc.cc}{::init_misc},
  1006. defined in nsf{misc.cc};
  1007. code{init_misc} is invoked by
  1008. fcnref{fcn{Tcl_AppInit}}{../ns-2/ns_tclsh.cc}{::Tcl_AppInit}
  1009. during startup.
  1010. begin{itemize}itemsep0pt
  1011. item clsref{VersionCommand}{../ns-2/misc.cc}
  1012.   defines the command code{ns-version}.
  1013.   It takes no argument, and returns the current ns version string.
  1014. begin{program}
  1015.             % ns-version                ; get the current version;
  1016.             2.0a12
  1017. end{program}
  1018. item clsref{RandomCommand}{../ns-2/misc.cc}
  1019.   defines the command code{ns-random}.
  1020.   With no argument, code{ns-random} returns an integer,
  1021.   uniformly distributed in the interval $[0, 2^{31}-1]$.
  1022.   When specified an argument, it takes that argument as the seed.
  1023.   If this seed value is 0, the command uses a heuristic seed value;
  1024.   otherwise, it sets the seed for the random number generator to the
  1025.   specified value.
  1026. begin{program}
  1027.             % ns-random                 ; return a random number;
  1028.             2078917053
  1029.             % ns-random 0               ;set the seed heuristically;
  1030.             858190129
  1031.             % ns-random 23786           ;set seed to specified value;
  1032.             23786
  1033. end{program}
  1034. end{itemize}
  1035. emph{Note that, it is generally not advisable to construct
  1036.   top-level commands that are available to the user.}
  1037. We now describe how to define a new command
  1038. using the example code{class say_hello}.
  1039. The example defines the command code{hi},
  1040. to print the string ``hello world'',
  1041. followed by any command line arguments specified by the user.
  1042. For example,
  1043. begin{program}
  1044.             % hi this is ns [ns-version]
  1045.             hello world, this is ns 2.0a12
  1046. end{program}
  1047. begin{enumerate}
  1048. item The command must be defined within a class
  1049.   derived from the clsref{TclCommand}{../Tcl/Tcl.h}.
  1050.   The class definition is:
  1051.   begin{program}
  1052.         class say_hello : public TclCommand {
  1053.         public:
  1054.                 say_hello();
  1055.                 int command(int argc, const char*const* argv);
  1056.         };
  1057.   end{program}
  1058. item The constructor for the class must invoke the
  1059.   fcnref{TclCommand constructor}{../Tcl/Tcl.cc}{TclCommand::TclCommand}
  1060.   with the command as argument; ie,
  1061.   begin{program}
  1062.         say_hello() : TclCommand("hi") {}
  1063.   end{program}
  1064.   The code{TclCommand} constructor sets up "hi"
  1065.   as a global procedure that invokes
  1066.   fcnref{fcn[]{TclCommand::dispatch_cmd}}{../ns-2/Tcl.cc}{TclCommand::dispatch_cmd}.
  1067. item  The method fcn[]{command} must perform the desired action.
  1068.   The method is passed two arguments.  The first argument, code{argc},
  1069.   contains the number of actual arguments passed by the user.
  1070.   The actual arguments passed by the user are passed as an
  1071.   argument vector (code{argv}) and contains the following:
  1072.   
  1073.   --- code{argv[0]} contains the name of the command (code{hi}).
  1074.   --- code{argv[1ldots(argc - 1)]} contains additional arguments
  1075.   specified on the command line by the user.
  1076.   fcn[]{command} is invoked by fcn[]{dispatch_cmd}.
  1077. begin{program}
  1078.         #include <streams.h>        * because we are using stream I/O */
  1079.         
  1080.         int say_hello::command(int argc, const char*const* argv) {
  1081.                 cout << "hello world:";
  1082.                 for (int i = 1; i < argc; i++)
  1083.                         cout << ' ' << argv[i];
  1084.                 cout << 'bs n';
  1085.                 return TCL_OK;
  1086.         }
  1087. end{program}
  1088. item Finally, we require an instance of this class.
  1089.   code{TclCommand} instances are created in the routine
  1090.   fcnref{fcn{init_misc}}{../ns-2/misc.cc}{::init_misc}.
  1091.   begin{program}
  1092.         new say_hello;
  1093.   end{program}
  1094. end{enumerate}
  1095. Note that there used to be more functions such as code{ns-at} and
  1096. code{ns-now} that were accessible in this manner.
  1097. Most of these functions have been subsumed into existing classes.
  1098. In particular, code{ns-at} and code{ns-now} are accessible
  1099. through the
  1100. fcnref{scheduler TclObject}{../ns-2/scheduler.cc}{Scheduler::command}.
  1101. These functions are defined in nsf{tcl/lib/ns-lib.tcl}.
  1102. begin{program}
  1103.             % set ns [new Simulator]    ; get new instance of simulator;
  1104.             _o1
  1105.             % $ns now                   ; query simulator for current time;
  1106.             0
  1107.             % $ns at ldots             ; specify at operations for simulator;
  1108.             ldots
  1109. end{program}
  1110.           
  1111. section{Class EmbeddedTcl}
  1112. label{sec:EmbeddedTcl}
  1113. ns permits the development of functionality in either compiled code,
  1114. or through interpreter code, that is evaluated at initialization.
  1115. For example, the scripts Tclf{tcl-object.tcl} or the scripts in
  1116. nsf{tcl/lib}.
  1117. Such loading and evaluation of scripts is done through objects in the
  1118. clsref{EmbeddedTcl}{../Tcl/Tcl.h}.
  1119. The easiest way to extend ns is to add OTcl code
  1120. to either Tclf{tcl-object.tcl} or through scripts
  1121. in the nsf{tcl/lib} directory.
  1122. Note that, in the latter case, ns sources
  1123. nsf{tcl/lib/ns-lib.tcl} automatically, and hence
  1124. the programmer must add a couple of lines to this file
  1125. so that their script will also get automatically sourced by ns
  1126. at startup.
  1127. As an example,
  1128. the file nsf{tcl/mcast/srm.tcl} defines some of the instance procedures
  1129. to run SRM.
  1130. In nsf{tcl/lib/ns-lib.tcl}, we have the lines:
  1131. begin{program}
  1132.         source tcl/mcast/srm.tcl
  1133. end{program}
  1134. to automatically get srm.tcl sourced by ns at startup.
  1135. Three points to note with EmbeddedTcl code are that
  1136. firstly, if the code has an error that is caught during the eval,
  1137. then ns will not run.
  1138. Secondly, the user can explicitly override any of the code in the scripts.
  1139. In particular, they can re-source the entire script after making their own
  1140. changes. 
  1141. Finally, after adding the scripts to nsf{tcl/lib/ns-lib.tcl}, and
  1142. every time thereafter that they change their script, the user
  1143. must recompile ns for their changes to take effect.
  1144. Of course, in most casesfootnote{%
  1145. The few places where this might not work
  1146. are when certain variables might have to be defined or undefined,
  1147. or otherwise the script contains code
  1148. other than procedure and variable definitions and 
  1149. executes actions directly that might not be reversible.},
  1150. the user can source their script
  1151. to override the embedded code.
  1152. The rest of this subsection illustrate
  1153. how to integrate individual scripts directly into ns.
  1154. The first step is convert the script into an EmbeddedTcl object.
  1155. The lines below expand ns-lib.tcl and create the EmbeddedTcl object
  1156. instance called code{et_ns_lib}:
  1157. begin{program}
  1158.         tclsh bin/tcl-expand.tcl tcl/lib/ns-lib.tcl | bs
  1159.                                ../Tcl/tcl2c++ et_ns_lib > gen/ns_tcl.cc
  1160. end{program}
  1161. The script, xref{nsf{bin/tcl-expand.tcl}}{../ns-2/tcl-expand.tcl}
  1162. expands code{ns-lib.tcl} by replacing all code{source} lines
  1163. with the corresponding source files.
  1164. The program, xref{Tclf{tcl2cc.c}}{../Tcl/tcl2c++.c.html},
  1165. converts the OTcl code into an equivalent EmbeddedTcl object, code{et_ns_lib}.
  1166. During initialization, invoking the method code{EmbeddedTcl::load}
  1167. explicitly evaluates the array.
  1168. begin{list}{---}{}
  1169. item
  1170.   xref{Tclf{tcl-object.tcl}}{../Tcl/tcl-object.tcl}
  1171.   is evaluated by the method
  1172.   fcnref{fcn{Tcl::init}}{../Tcl/Tcl.cc}{Tcl::init};
  1173.   fcnref{fcn[]{Tcl_AppInit}}{../ns-2/tclAppInit.cc}{::Tcl_AppInit}
  1174.   invokes fcn[]{Tcl::Init}.
  1175.   The exact command syntax for the load is:
  1176.   begin{program}
  1177.         et_tclobject.load();
  1178.   end{program}
  1179. item
  1180.   Similarly,
  1181.   xref{nsf{tcl/lib/ns-lib.tcl}}{../ns-2/tcl/lib/ns-lib.tcl}
  1182.   is evaluated directly by code{Tcl_AppInit} in nsf{ns_tclsh.cc}.
  1183.   begin{program}
  1184.         et_ns_lib.load();
  1185.   end{program}
  1186. end{list}
  1187. section{Class InstVar}
  1188. label{sec:InstVar}
  1189. This section describes the internals of the clsref{InstVar}{../Tcl/Tcl.cc}.
  1190. This class defines the methods and mechanisms to bind
  1191. a C++ member variable in the compiled shadow object
  1192. to a specified OTcl instance variable in the equivalent interpreted object.
  1193. The binding is set up such that the value of the variable can be
  1194. set or accessed either from within the interpreter, or from
  1195. within the compiled code at all times.
  1196. There are five instance variable classes:
  1197. clsref{InstVarReal}{../Tcl/Tcl.cc},
  1198. clsref{InstVarTime}{../Tcl/Tcl.cc},
  1199. clsref{InstVarBandwidth}{../Tcl/Tcl.cc},
  1200. clsref{InstVarInt}{../Tcl/Tcl.cc},
  1201. and clsref{InstVarBool}{../Tcl/Tcl.cc},
  1202. corresponding to bindings for real, time, bandwidth, integer, and
  1203. boolean valued variables respectively.
  1204. We now describe the mechanism by which instance variables are set up.
  1205. We use the clsref{InstVarReal}{../Tcl/Tcl.cc}
  1206. to illustrate the concept.
  1207. However, this mechanism is applicable to all five types of instance variables.
  1208. When setting up an interpreted variable to access a member variable,
  1209. the member functions of the class InstVar assume that they are executing
  1210. in the appropriate method execution context;
  1211. therefore, they do not query the interpreter to determine the context in
  1212. which this variable must exist.
  1213. In order to guarantee the correct method execution context,
  1214. a variable must only be bound if its class is already established within
  1215. the interpreter, and
  1216. the interpreter is currently operating on an object in that class.
  1217. Note that the former requires that when a method in a given class is
  1218. going to make its variables accessible via the interpreter,
  1219. there must be an associated 
  1220. href{class TclClass}{Section}{sec:TclClass}
  1221. defined that identifies the appropriate class hierarchy to the interpreter.
  1222. The appropriate method execution context can therefore be created in one
  1223. of two ways.
  1224. An implicit solution occurs whenever a new TclObject is created within
  1225. the interpreter.
  1226. This sets up the method execution context within the interpreter.
  1227. When the compiled shadow object of the interpreted TclObject is created,
  1228. the constructor for that compiled object can bind its member variables
  1229. of that object
  1230. to interpreted instance variables in the context of the newly created
  1231. interpreted object.
  1232. An explicit solution is to define a code{bind-variables} operation
  1233. within a code{command} function, that can then be invoked via the
  1234. code{cmd} method.
  1235. The correct method execution context is established in order to execute
  1236. the code{cmd} method.
  1237. Likewise, the compiled code is now operating on the appropriate
  1238. shadow object, and can therefore safely bind the required member variables.
  1239. An instance variable is created by specifying the name of the
  1240. interpreted variable, and the address of the member variable in the
  1241. compiled object.
  1242. The
  1243. fcnref{constructor}{../Tcl/Tcl.cc}{InstVar::InstVar}
  1244. for the base class InstVar 
  1245. creates an instance of the variable in the interpreter,
  1246. and then sets up a
  1247. fcnref{trap routine}{../Tcl/Tcl.cc}{InstVar::catch_var}
  1248. to  catch all accesses to the variable through the interpreter.
  1249. Whenever the variable is read through the interpreter, the
  1250. fcnref{trap routine}{../Tcl/Tcl.cc}{InstVar::catch_read}
  1251. is invoked just prior to the occurrence of the read.
  1252. The routine invokes the appropriate
  1253. fcnref{code{get} function}{../Tcl/Tcl.cc}{InstVarReal::get}
  1254. that returns the current value of the variable.
  1255. This value is then used to set the value of the interpreted variable
  1256. that is then read by the interpreter.
  1257. Likewise,
  1258. whenever the variable is set through the interpreter, the
  1259. fcnref{trap routine}{../Tcl/Tcl.cc}{InstVar::catch_write}
  1260. is invoked just after to the write is completed.
  1261. The routine gets the current value set by the interpreter, 
  1262. and invokes the appropriate
  1263. fcnref{code{set} function}{../Tcl/Tcl.cc}{InstVarReal::set}
  1264. that sets the value of the compiled member to the current value set
  1265. within the interpreter.
  1266. endinput
  1267. ### Local Variables:
  1268. ### mode: latex
  1269. ### comment-column: 60
  1270. ### backup-by-copying-when-linked: t
  1271. ### file-precious-flag: nil
  1272. ### End: