有没有一种类似Awk或Lisp的编程语言可以处理s-expression流？

Question

我最近在KiCad中创建了一些印刷电路板封装外形，这些封装外形存储在s-expression文件中，数据如下：

(fp_text user %R (at 0 5.08) (layer F.Fab)
  (effects (font (size 1 1) (thickness 0.15)))
)
(fp_line (start -27.04996 -3.986) (end -27.24996 -3.786) (layer F.Fab) (width 0.1))
(pad "" np_thru_hole circle (at 35.56 0) (size 3.175 3.175) (drill 3.175) (layers *.Cu *.Mask)
  (clearance 1.5875))
(pad 96 smd rect (at 1.25 3.08473) (size 0.29972 1.45034) (layers F.Cu F.Paste F.Mask)
  (clearance 0.09906))

我希望能够编写shell单行程序来有效地编辑多个参数。我通常会使用Awk来做这样的事情，但是s-expression的递归性质使得它不适合这个任务。我想知道是否有一种带有解释器的编程语言可以处理管道数据，并且可以本机处理s表达式。也许数据驱动的Lisp方言可以做到这一点，但我不确定从哪里可以看到。

总之，我希望能够以类似于Awk允许我逐行处理数据列的方式对s-expression文件进行快速编辑；只有在s-expression的情况下，才会逐级执行处理。

示例:使用(size 0.29972 1.45034)查找所有类型为smd的pad表达式，并根据其位置对每个表达式重新编号。

Answer 1

简单的脚本

下面是一个用Common Lisp编写的示例，假设您的输入在文件"/tmp/ex.cad"中(也可以通过读取进程的输出流来获得)。

主处理循环包括打开文件以获得输入流in (在with-open-file结束时自动关闭)，循环遍历文件中的所有表单，处理它们并可能将它们输出到标准输出。您可以根据需要将流程复杂化，但以下内容就足够好了：

(with-open-file (in #"/tmp/ex.cad")
  (let ((*read-eval* nil))
     (ignore-errors
       (loop (process-form (read in))))))

假设您想要增加fp_line条目的宽度，忽略fp_text，或者原封不动地打印表单，您可以按如下方式定义process-form：

(defun process-form (form)
  (destructuring-bind (header . args) form
    (print
     (case header
       (fp_line (let ((width (assoc 'width args)))
                  (when width (incf (second width) 3)))
                form)
       (fp_text (return-from process-form))
       (t form)))))

然后，运行前一个循环将输出：

(FP_LINE (START -27.04996 -3.986) (END -27.24996 -3.786) (LAYER F.FAB) (WIDTH 3.1)) 
(PAD "" NP_THRU_HOLE CIRCLE (AT 35.56 0) (SIZE 3.175 3.175) (DRILL 3.175) (LAYERS *.CU *.MASK) (CLEARANCE 1.5875)) 
(PAD 96 SMD RECT (AT 1.25 3.08473) (SIZE 0.29972 1.45034) (LAYERS F.CU F.PASTE F.MASK) (CLEARANCE 0.09906)) 

更安全

在那里，您可以构建更复杂的管道，如果需要的话，可以借助模式匹配或宏。您必须考虑一些安全措施，如将*read-eval*绑定到nil，使用with-standard-io-syntax并按照tfb的建议将*print-circte*绑定到T，禁止完全限定的符号(通过让#\:发出错误信号)等。最终，像Shell脚本一行程序一样，您添加的预防措施的数量取决于您对输入的信任程度：

;; Load libraries
(ql:quickload '(:alexandria :optima))

;; Import symbols in current package
(use-package :optima)
(use-package :alexandria)

;; Transform source into a stream
(defgeneric ensure-stream (source)
  (:method ((source pathname)) (open source))
  (:method ((source string)) (make-string-input-stream source))
  (:method ((source stream)) source))

;; make reader stop on illegal characters    
(defun abort-reader (&rest values)
  (error "Aborting reader: ~s" values))

KiCad符号专用包(导出是可选的)：

(defpackage :kicad
  (:use)
  (:export #:fp_text
           #:fp_line
           #:pad
           #:size))

循环遍历窗体：

(defmacro do-forms ((form source &optional result) &body body)
  "Loop over forms from source, eventually return result"
  (with-gensyms (in form%)
    `(with-open-stream (,in (ensure-stream ,source))
       (with-standard-io-syntax
         (let ((*read-eval* nil)
               (*print-circle* t)
               (*package* (find-package :kicad))
               (*readtable* (copy-readtable)))
           (set-macro-character #\: #'abort-reader nil)
           (loop
              :for ,form% := (read ,in nil ,in)
              :until (eq ,form% ,in)
              :do (let ((,form ,form%)) ,@body)
              :finally (return ,result)))))))

示例：

;; Print lines at which there is a size parameter, and its value
(let ((line 0))
  (labels ((size (alist) (second (assoc 'kicad:size alist)))
           (emit (size) (when size (print `(:line ,line :size ,size))))
           (process (options) (emit (size options))))
    (do-forms (form #P"/tmp/ex.cad")
      (match form
        ((list* 'kicad:fp_text _ _ options) (process options))
        ((list* 'kicad:fp_line options) (process options))
        ((list* 'kicad:pad _ _ _ options) (process options)))
      (incf line))))

输出

(:LINE 2 :SIZE 3.175) 
(:LINE 3 :SIZE 0.29972)

Answer 2

只需编写一个简单的Lisp或Scheme脚本，它会在读取时循环，并根据需要递归处理s-expr。在Linux上，我推荐使用Guile (一个很好的Scheme解释器)，或者Clisp (一个简单的Common Lisp实现)，甚至SBCL (一个非常强大的Common Lisp)。

(您可能会考虑使用DSSSL，但在您的情况下，使用它太过分了)

注意，您的示例输入不是一个S-expression，因为(layer F.Fab)不是一个表达式(因为在点后面应该有另一个s表达式，而不是像Fab这样的原子)。我猜这是一个拼写错误，应该是(layer "F.Fab")；或者也许您的KiCad软件不处理S-expressions，而是受S-expressions启发的其他输入语言(应该指定，可能是用EBNF表示法)。

还要注意的是，KiCad是一个自由软件，并且有一个forums社区和一个邮件列表。也许你应该在那里问一下你的实际问题？

PS。我们不知道您的想法是什么转换，但是Scheme和Common Lisp非常适合这样的任务。在大多数情况下，它们的代码非常简单(可能只有几行代码)。