Мы откажемся от использования SVG. Во-первых, из-за его громоздкости, а во-вторых, для того, чтобы познакомиться с другими возможностями.

Одной из них является формат PostScript, который по совместительству является весьма мощным, красивым и интересным языком программирования. Исполнителями программ на языке PostScript являются так называемые графические устройства — принтеры или графические окна на экране. В качестве устройств также могут выступать графические файлы в разнообразных форматах, как растровых, так и векторных. Результатом исполнения программ на языке PostScript является изображение на устройстве (на бумаге, если используется принтер, в окне, в файле). Посредником между программой на PostScript и устройством является специальная программа — интерпретатор. Программа содержит набор модулей — драйверов, каждый из которых может обслуживать устройства определённого типа.

Самая известная из программ-интерпретаторов языка PostScript — GhostScript. Она входит в дистрибутивы большинства Linux-систем и запускается командой gs. Не вдаваясь пока в подробности, скажем лишь, что, запустив эту программу с нужными параметрами, можно преобразовать PostScript-документ во многие другие форматы. Список драйверов, поддерживаемых программой gs, можно увидеть, запустив её с ключом -h (после слов «Available devices»):

% gs -h

Среди них есть графическое окно (x11alpha), PNG-файл (pngalpha), PDF-файл (pdfwrite). Есть устройства для создания файлов с управляющими командами для принтеров различных моделей.

Разберём программу на языке PostScript, рисующую одноцветную четырёхзвенную ломаную:

examples/Chair.psPostScript
%!PS-Adobe-3.0

2 setlinewidth
1 setlinecap
1 setlinejoin
1 0.388235294117647 0.27843137254902 setrgbcolor
newpath 0 0 moveto 24 24 lineto 0 24 lineto 24 0 lineto stroke
showpage

Наверное, читатель уже догадался, что знак процента обозначает комментарий, простирающийся до конца строки. Команда 2 setlinewidth устанавливает толщину линий в 2 единицы (одна единица — большой типографский пункт, $\frac{1}{72}$ дюйма, примерно $\mathrm{0,35}$ мм). Команды 1 setlinecap и 1 setlinejoin устанавливают соответственно форму концов линий и углов — в обоих случаях закруглённую. Команда 1 0.388235294117647 0.27843137254902 setrgbcolor устанавливает цвет рисования; три числа, предшествующие setrgbcolor — компоненты цвета в цветовой схеме RGB. Команда newpath начинает построение новой кривой или ломаной (пути в терминологии PostScript). 0 0 moveto смещает воображаемый карандаш в точку с координатами $\left(0,0\right)$, 24 24 lineto чертит отрезок в точку $\left(24,24\right)$… Обращаем внимание, что в отличие от SVG координатные оси направлены привычным образом: ось ординат смотрит вверх. Команда stroke завершает построение пути и наносит на рисунок линию ранее заданного цвета, толщины, и с заданными формами концов и углов. Наконец, команда showpage переносит рисунок на заданный носитель (на лист бумаги в принтере, в графическое окно, в графический файл).

Для рисования разноцветной ломаной придётся указать три команды newpath … stroke, предваряя каждую из них командой setrgbcolor:

examples/ChairSegments.psPostScript
%!PS-Adobe-3.0

2 setlinewidth
1 setlinecap
1 setlinejoin
1 0 0 setrgbcolor
newpath 0 0 moveto 24 24 lineto stroke
0 .5 0 setrgbcolor
newpath 24 24 moveto 0 24 lineto stroke
0 0 1 setrgbcolor
newpath 0 24 moveto 24 0 lineto stroke
showpage

В PostScript имеется несколько сотен встроенных команд. Кроме команд, посвящённых рисованию, есть и математические, и логические, и строковые операторы. Имеются массивы, ассоциативные массивы (словари), строки и операторы для манипуляций с ними. Есть также операторы, играющие роль условных конструкций и циклов. Имеется возможность определять свои операторы. Всё это делает PostScript полноценным и интересным алгоритмическим языком.

Особенность языка PostScript, которая прежде всего бросается в глаза, состоит в том, что параметры команд предшествуют самим командам. Это обстоятельство отражает тот способ, с помощью которого параметры передаются командам, а те, в свою очередь, возвращают результат своей работы. Все входные и выходные значения размещаются в так называемом стеке операндов. Например, оператор setrgbcolor, устанавливающий цвет рисования, рассчитывает, что наверху стека операндов находятся три числа. Этот оператор снимает числа со стека и устанавливает соответствующий цвет. Другой пример: оператор add снимает со стека два числа и вместо них кладёт на стек их сумму. Константы, встречающиеся в программе, просто добавляются в стек в порядке их появления, и ждут там своего часа, пока не будут как-то использованы операторами.

Чтобы пояснить эту мысль, рассмотрим программу, которая вычисляет пифагорову сумму двух чисел $a=3$ и $b=4$, то есть $\sqrt{a^2+b^2}=5$. В приведённой программе каждая команда занимает отдельную строку. Расположенные справа от команд зелёные аннотации показывают состояние стека операндов после выполнения очередной команды:

PostScript
3		► 3
4		► 3 4
dup		► 3 4 4
mul		► 3 16
exch	► 16 3
dup		► 16 3 3
mul		► 16 9
add		► 25
sqrt	► 5

Встроенная команда dup добавляет в стек копию вершины стека, mul снимает со стека два верхних числа и кладёт их произведение, exch меняет местами два верхних элемента стека, add мы уже упоминали. И, наконец, sqrt снимает число и добавляет квадратный корень из него.

Конечно, такое программирование очень непривычно. Даже зная назначение упомянутых команд, довольно трудно сообразить, что фрагмент программного кода

PostScript
dup mul exch dup mul add sqrt

снимает со стека два числа и кладёт обратно их пифагорову сумму. Если в программе требуется многократно вычислять пифагоровы суммы, есть резон определить оператор (назовём его hypot в честь гипотенузы), который решает эту задачу:

PostScript
/hypot { dup mul exch dup mul add sqrt } def

Оператор def снимает со стека два объекта — имя будущего оператора /hypot и процедуру, которую следует связать с этим именем. Процедура — это произвольная последовательность команд, заключённая в фигурные скобки. В дальнейшем можно пользоваться оператором hypot, как если бы он был встроенным:

PostScript
5 12 hypot	► 13

Полезным для нас применением этой возможности будет определение команды (назовём её seg), которая снимает со стека четыре числа — координаты начала и конца отрезка, и рисует отрезок. Вот её определение:

PostScript
/seg { 4 2 roll newpath moveto lineto stroke } def

Выглядит таинственно. Что там за четвёрка, двойка, что означает roll? И почему командам moveto и lineto не предшествуют пары чисел?

Разберёмся по порядку. Команда roll снимает со стека два числа (в нашем примере 4 и 2). Затем берёт четыре верхних оставшихся на стеке элемента и сдвигает их по кругу вправо два раза. Таким образом код 4 2 roll меняет местами верхнюю пару элементов стека операндов, и расположенную под ней, сохраняя порядок элементов в каждой паре. Между прочим, если бы в нашем распоряжении не было встроенной команды exch, то её можно было бы определить через roll:

PostScript
/exch { 2 1 roll } def

Предположим, нам нужно начертить линию из точки с координатами $\left(111,222\right)$ в точку $\left(333,444\right)$. Проследим, как будет работать команда

PostScript
111 222 333 444 seg

PostScript
111 222 333 444	► 111 222 333 444
4 2 roll		► 333 444 111 222
newpath			► 333 444 111 222
moveto			► 333 444
lineto			► 
stroke			► 

Всё верно: перед вызовом команды moveto наверху в стеке находятся числа 111 и 222, а перед вызовом lineto — 333 и 444. Команды newpath и stroke стеком операндов не пользуются.

С учётом определения оператора seg наш пример с разноцветной табуреткой будет выглядеть так:

examples/ChairSegmentsShort.psPostScript
%!PS-Adobe-3.0

/seg { 4 2 roll newpath moveto lineto stroke } def
2 setlinewidth
1 setlinecap
1 setlinejoin
1 0 0 setrgbcolor
0 0 24 24 seg
0 .5 0 setrgbcolor
24 24 0 24 seg
0 0 1 setrgbcolor
0 24 24 0 seg
showpage

Экономия будет особенно заметной там, где черепахе придётся рисовать десятки тысяч отрезков. Эта экономия проявится при записи программы на диск и считывании её для интерпретации. Каждый раз, когда в процессе интерпретации встретится оператор seg, будет производиться выполнение его тела (процедуры, заданной в определении). При этом для каждого встроенного оператора newpath, roll, moveto, lineto, stroke, которые присутствуют в теле процедуры, будет осуществляться поиск встроенных процедур, реализующих эти операторы. Это явно не идёт на пользу быстродействию программы на PostScript. Избежать этих одинаковых многократно выполняемых действий поможет команда bind:

PostScript
/seg { newpath 4 2 roll moveto lineto stroke } bind def

Команда bind снимает со стека процедуру и заменяет её откомпилированной версией. Это значит, что для всех встречающихся в процедуре имён встроенных операторов происходит замена этих имён на сами операторы. Это делается однократно на момент вызова bind. И имя /seg связывается уже с откомпилированной версией, которая будет работать существенно быстрей.

Мы не ставили перед собой задачу изучить язык PostScript, однако обсудили все его возможности, которые нам потребуются. Интересующихся читателей мы отсылаем к полному описанию языка, любезно предлагаемому корпорацией Adobe — изобретателем языка PostScript. Приложения PostScript к созданию математических иллюстраций подробно обсуждаются в прекрасном руководстве Билла Кассельмана.

чтобы везде хвастаться: «я знаю PostScript!»

Существует мнение, что уважающий себя программист, на каком бы языке он ни программировал, должен быть знаком с PostScript. Мы соглашаемся с этим мнением и считаем, что знакомство с этим языком расширяет кругозор программиста.

	Внимание
	Программирование на PostScript взрывает мозг!

Обычно программы на языке PostScript не пишутся непосредственно программистом, а создаются другими программами. Наша программа тоже будет создавать программы на PostScript и запускать интерпретатор GhostScript для последующей трансляции изображения в другие форматы. Другой пример генератора PostScript-программ даёт METAPOST, которому мы посвятили отдельное руководство.

Объект класса Turtle обладает набором свойств. Некоторые из них могут запоминаться по команде SAVE и восстанавливаться по команде RESTORE. Все изменения таких свойств, проделанные после последнего SAVE, восстанавливаются при выполнении RESTORE. Будем называть свойства, на которые влияют эти две команды, сохраняемыми.

Для хранения набора свойств будет очень удобен ассоциативный массив. В нём ключами будут названия свойств, а храниться там будут соответствующие значения. В числе сохраняемых свойств будут x и y (координаты черепахи), direction (её направление), linewidth (толщина линии) и color (цвет). Набор сохраняемых свойств будем называть состоянием черепахи.

Perl
push @stack, $stack[-1];

Perl
push @stack, {%{$stack[-1]}};

Perl
push @stack, {};

Perl
$stack[-1]->{linewidth}=6;

Perl
for(my $i=$#stack; $i>=0; $i--)
{
	if(exists $stack[$i]->{direction})
	{
		$direction=$stack[$i]->{direction};
		last;	здесь мы покидаем цикл, поскольку значение свойства
				direction найдено и сохранено в переменной $direction
	}
}