Otcl与C++交互-MAC层
转自：http://www.baisi.net/thread-65064-1-1.html
经过一段时间的代码阅读和资料查阅，在这里我想试着讲明一个困扰大多数NS2 Beginner的问题：Otcl和C++的交互，我们写的新协议（假若有的话）是如何被NS2执行的。
就简单的从我们现有的来自长庚大学的802.16的补丁说起。移植完16的补丁我们的NS2就可以执行MAC层协议为“Mac/802_16“的tcl脚本代码。但是这个补丁（wimax_v2.03）里面的代码全都是用C++编写的底层代码，在tcl脚本中设置MAC层协议为Mac/802_16，tcl解释器是如何正确的知道是执行我们的补丁呢？
这是tcl脚本中设置16协议的地方：
set val(chan) Channel/WirelessChannel ;# channel type
set val(prop) Propagation/TwoRayGround ;# radio-propagation model
set val(netif) Phy/WirelessPhy ;# network interface type
set val(mac) Mac/802_16 ;# MAC type
…………………………………………
…………………………………………
$ns node-config -adhocRouting $val(rp) \
-llType $val(ll) \
-macType $val(mac) \
…………………………………………
…………………………………………
我们打开ns-2.29/mac/mac-802_16下的mac-802_16.cc文件，翻看最后一段代码：
static class Mac802_16Class : public TclClass
{
public:
//构造函数Mac802_16Class()将Otcl中的类名Mac/802_16作为参数传给其父类TclClass的构造函数；
//要注意，这里实际上是创建了两个类：Mac和802_16，并且802_16是Mac的子类；
Mac802_16Class() : TclClass("Mac/802_16") {}
//而create方法则创建一个要与Otcl类对应的C++类的对象实例，然后返回；
TclObject* create(int, const char*const*)
{
return (new Mac802_16());
}
} class_mac802_16;
一个声明为static的类，在NS2初始化的时候会调用该类的构造函数，在此NS2调用了Mac802_16Class：Mac802_16Class()，这首先调用了TclClass("Mac/802_16")。我们接着翻看tclcl-1.17/Tcl.cc看TclClass()是如何工作的。
在Tcl.cc文件中:
TclClass::TclClass(const char* classname) : class_(0), classname_(classname)
{
if (Tcl::instance().interp()!=NULL) {
//如果Otcl语言解释器已存在的话，调用bind():
// this can happen only (?) if the class is created as part of a dynamic library
bind();
} else {
// the interpreter doesn't yet exist
// add this class to a linked list that is traversed when
// the interpreter is created
next_ = all_;
all_ = this;
}
}
往下找到bind()：void TclClass::bind()
{
//获取Tcl
Tcl& tcl = Tcl::instance();
//在Otcl环境中注册该类名:Mac802_16，其父类是SpliteObject
//需要注意的是:SpliteObject存在于otcl环境中,与C++中的TclObject相对应
tcl.evalf("SplitObject register %s", classname_);
//注册了之后,为这个类添加两个命令:create-shadow和delete-shadow，注意：这两个命令的执行程序实际上就是TclClass类的create_shadow()和TclClass::delete_shadow().
class_ = OTclGetClass(tcl.interp(), (char*)classname_);
OTclAddIMethod(class_, "create-shadow",
(Tcl_CmdProc *) create_shadow, (ClientData)this, 0);
OTclAddIMethod(class_, "delete-shadow",
(Tcl_CmdProc *) delete_shadow, (ClientData)this, 0);
otcl_mappings();
}
|
然后当我们在ns脚本中:new Mac802_16时，在tclcl-1.17/tcl-object.tcl中： |
proc new { className args } {
set o [SplitObject getid]
//调用了该类的create函数，即Mac802_16:create()函数，也就是调用了其父类SpliteObject:create()函数
if [catch "$className create $o $args" msg] {
if [string match "__FAILED_SHADOW_OBJECT_" $msg] {
# The shadow object failed to be allocated.
delete $o
return ""
}
global errorInfo
error "class $className: constructor failed: $msg" $errorInfo
}
return $o
}
但是问题出现了：实际上SpliteObject并没有实现create()函数！如何解决呢？我们往上找找看SpliteObject类是如何声明的：Class SpliteObject，原来这实际上是调用了Class的Create函数：
Class instproc create() {
...
alloc();
init();
...
}
这就会调用SpliteObject instproc init()函数
SplitObject instproc init args {
$self next
//调用类的create-shadow函数，在这个例子中,就是调用了Mac802_16 instproc create_shadow函数
//如前面所讲，也就是调用了TclClass::create-shadow()函数
if [catch "$self create-shadow $args"] {
error "__FAILED_SHADOW_OBJECT_" ""
}
}
我们继续翻看TclClass的create_shadow()函数，看它做了些什么：
int TclClass::create_shadow(ClientData clientData, Tcl_Interp *interp, int argc, char *argv[])
{
TclClass* p = (TclClass*)clientData;
//在这里调用了Mac802_16Class::create()函数，也就是调用了C++环境中的:new Mac802_16，到这里为止,otcl中的Mac802_16类对应的shadow object（影象对象）就生成了
TclObject* o = p->create(argc, argv);
Tcl& tcl = Tcl::instance();
if (o != 0) {
o->name(argv[0]);
tcl.enter(o);
if (o->init(argc - 2, argv + 2) == TCL_ERROR) {
tcl.remove(o);
delete o;
return (TCL_ERROR);
}
tcl.result(o->name());
//在这里再次为otcl中的类Mac802_16添加两个命令：cmd和instvar，其中cmd命令是meet the Tcl Unknown mechanism——Tcl的unknown机制，这样一来,当你在ns脚本中输入了一个该类未知的命令，Tcl的unknown机制就会调用该类的cmd命令，具体的过程可以翻看NS手册的相应部分，有比较详细的说明；
//而cmd（）命令激活影像对象的command()方法，并将cmd()的参数以向量的形式传递给command()方法，因此在实现某类的C++部分时,你必须实现该类的Command()过程，仔细看看NS2中的大部分类，是不是都有一个Command()函数？其实就是这么来的
OTclAddPMethod(OTclGetObject(interp, argv[0]), "cmd",
dispatch_cmd, (ClientData)o, 0);
OTclAddPMethod(OTclGetObject(interp, argv[0]), "instvar",
dispatch_instvar, (ClientData)o, 0);
o->delay_bind_init_all();
return (TCL_OK);
} else {
tcl.resultf("new failed while creating object of class %s",
p->classname_);
return (TCL_ERROR);
}
}
command()这个函数实现所有的命令分发，下面摘抄手册的一部分来说明command()的定义（ASRMAgent::command()为例）：int ASRMAgent::command(int argc, const char*const*argv) {
Tcl& tcl = Tcl::instance();
if (argc == 3) {
if (strcmp (argv[1],"distance?") == 0) {
int sender = atoi (argv[2]);
SRMinfo* sp = get_state(sender);
tcl.tesultf("%f", sp->distance_);
return TCL_OK;
}
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}
return (SRMAgent::command(argc,argv));
}
函数调用时需要两个参数:argc和argv，第一个参数(argc)代表解释器中该行命令说明的参数个数。
命令行向量(argv)包括:
——argv[0]为方法的名字,"cmd"。
——argv[1]为所要求的操作。
——如果用户还有其他特殊的参数, 他们就被放在argv[2...(argc-1)]。
参数是以字符串的形式传递的;他们必须被转换成适合的数据形式。
如果操作成功匹配,将通过前面(3.3.3)的方法返回操作的结果。
command()必须以TCL_OK或TCL_ERROR作为函数的返回代码,来
表明成功或者失败。
如果操作在这个方法中没有找到匹配的,它将调用其父类的command
方法,同时也就返回相应的结果。
这就允许用户创建和对象过程或编译方法一样层次特性的操作。
当command方法是为多继承的类定义时,程序员可以自由的选择其中
一个实现;
1)可以调用其中一个的父command方法,然后返回其相应的结构,或
2)可以以某种顺序依次调用每一个的父command方法,然后返回第一个
调用成功的结果。如果没有调用成功的,将返回错误。
在我们这个文件里,我们把通过command()执行的操作叫做准成员函数，这个名字反映了这些操作作为一个对象的OTcl实例过程的用途。
我想讲到这里大概可以明白开篇所说的：“我们写的新协议（假若有的话）是如何被NS2执行的”了，但是，假若你不想弄的太明白，那么你只需要了解以下实事：
如果我们要往NS2中添加自己的模块，那么我们至少要实现两个类：
一，首先要有一个类继承自TclObject类或者其子类，例如这个Mac802_16类的继承关系为：TclObject/NsObject/Mac/Mac802_16.这个类里面实现了C++类里面的变量与Otcl类的变量的绑定关系，以及我们的模块要实现的一系列算法等等，这个类负责的就是协议的实现。
这个类，一般需要有构造函数中执行变量的绑定，使用bind()函数，将Otcl变量与C++的成员变量绑定起来。
声明为protected的command()函数：为Otcl类提供方法，对Otcl中的类的方法进行翻译并执行；对于没有考虑到的或者不能解析的命令，调用该C++类的父类的command方法。当在Otcl类中调用某个方法时，首先去tcl类中查找并执行该方法；若查找失败，则在该Otcl类对应的C++类的command方法中查找，若查找仍然失败，则沿着该类的父类一直往上找，尝试调用它们的command方法；若所有父类的command方法都不能解析，则报告该命令无法执行。
其他的成员变量和成员函数，这是用于实现自己的算法模块的内容。
二，其次我们要定义一个声明为static的类，继承自TclClass类，这个类实现了C++环境里面的类与Otcl环境里面的类的关联，简单点来说，这个类负责与Otcl环境进行关联。取最开头的那段代码;
static class Mac802_16Class : public TclClass
{
public:
c802_16Class() : TclClass("Mac/802_16") {}
TclObject* create(int, const char*const*)
{
return (new Mac802_16());
}
} class_mac802_16;
这一段代码里面，包含了一个将Otcl的类名作为参数传给其父类的构造函数；一个create方法：创建一个C++类的对象实例并返回；该方法的返回类定定义为TclObject*。C++类的类型包含在create方法中，Otcl类的类型包含在TclClass类的构造函数中，因此可以实现C++类和Otcl类的连接。
接下来，如果我们要实现的类完成以后，将头文件和源文件放置于~ns目录下自己新建的一个子目录，然后打开~ns/Makefile文件，将“类名.o”添加到该Makefile的OBJ_CC宏定义中，对ns进行编译的时候就能够能够找到该模块的源文件并将其编译到ns中；如果类中定义了一些变量，打开~ns/tcl/lib/ns-default.tcl文件，为该类对应的Otcl类设置一些初始值。最后，对Makefile执行指令：make clean，make，对整个ns重新编译，我们的模块就可以添加到ns2中了。