AutoLISP 详解：从基础到应用的全方位剖析

 

一、AutoLISP 概述

AutoLISP 是一种嵌入在 Autodesk AutoCAD 中的编程语言，它起源于 LISP 语言（List Processing Language，列表处理语言）。LISP 作为最早的高级编程语言之一，由约翰・麦卡锡于 20 世纪 50 年代末开发，以其独特的列表结构和符号处理能力而闻名。AutoLISP 则是 Autodesk 公司在 LISP 基础上，为了满足 AutoCAD 用户的二次开发需求而推出的，它专门针对 AutoCAD 的绘图环境和功能进行了优化，使得用户能够通过编写脚本实现自动化绘图、定制命令、参数化设计等多种高级功能。

AutoLISP 具有以下几个显著特点：

首先，它与 AutoCAD 深度集成。AutoLISP 可以直接调用 AutoCAD 的各种命令和功能，访问绘图数据库中的图形对象（如点、线、圆等），并对这些对象进行创建、修改、查询等操作，这使得它在 AutoCAD 环境下能够发挥出强大的威力。

其次，语法简单灵活。AutoLISP 继承了 LISP 语言以列表为基础的语法结构，代码由一系列的函数和表达式组成，形式简洁，易于理解和编写。对于初学者来说，只要掌握了基本的列表操作和函数调用方式，就能快速上手编写简单的脚本。

再者，交互性强。在 AutoCAD 中运行 AutoLISP 程序时，用户可以通过命令行与程序进行交互，输入参数、选择对象等，程序也能实时地将结果反馈给用户，这种交互性使得程序的调试和使用更加方便。

另外，扩展性好。用户可以根据自己的需求编写自定义函数，并将这些函数集成到 AutoCAD 中，形成新的命令，从而扩展 AutoCAD 的功能，提高工作效率。而且，AutoLISP 还支持与其他编程语言（如 Visual Basic for Applications、C++ 等）进行交互，进一步增强了其扩展性。

AutoLISP 主要应用于 AutoCAD 环境下的二次开发，广泛应用于机械设计、建筑设计、电气工程、地质勘探等多个领域。例如，在机械设计中，可以利用 AutoLISP 编写参数化零件库，通过输入不同的参数快速生成各种标准零件；在建筑设计中，可以编写自动生成墙体、门窗等建筑构件的程序，提高绘图效率。

二、AutoLISP 的运行环境与基本操作

（一）运行环境

AutoLISP 程序只能在 AutoCAD 软件中运行，它是 AutoCAD 内置的编程语言，不需要额外安装其他运行环境。只要用户安装了 AutoCAD（几乎所有版本的 AutoCAD 都支持 AutoLISP），就可以直接在其中编写和运行 AutoLISP 程序。

在 AutoCAD 中，用户可以通过命令行输入相关命令来调用 AutoLISP 功能。例如，输入 “APPLOAD” 命令可以加载已经编写好的 AutoLISP 程序文件（后缀名为 “.lsp”）；输入 “(command "命令名")” 可以在 AutoLISP 程序中调用 AutoCAD 的命令。

（二）基本操作

1. 编写 AutoLISP 程序

用户可以使用任何文本编辑器（如记事本、Notepad++、Sublime Text 等）来编写 AutoLISP 程序，将编写好的代码保存为后缀名为 “.lsp” 的文件。在编写过程中，需要遵循 AutoLISP 的语法规则，确保代码的正确性。

1. 加载 AutoLISP 程序

在 AutoCAD 中加载 AutoLISP 程序的方法有多种：

• 通过 “APPLOAD” 命令：输入 “APPLOAD” 后按回车键，会弹出 “加载 / 卸载应用程序” 对话框，在该对话框中找到需要加载的 “.lsp” 文件，点击 “加载” 按钮即可。

• 直接拖拽文件：将编写好的 “.lsp” 文件直接拖拽到 AutoCAD 的绘图区域，AutoCAD 会自动加载该程序。

• 在命令行输入：在命令行中输入 “(load "文件路径及文件名")”，例如 “(load "C:/lisp/test.lsp")”，按回车键后即可加载指定的程序。

1. 运行 AutoLISP 程序

加载完成后，就可以运行 AutoLISP 程序了。如果程序中定义了自定义命令，用户可以在命令行输入该命令并按回车键来执行程序；如果程序是一系列的表达式，加载后会自动执行这些表达式。

1. 调试 AutoLISP 程序

在编写 AutoLISP 程序的过程中，难免会出现错误，需要进行调试。AutoCAD 提供了一些简单的调试工具和方法：

• 命令行反馈：当程序运行出错时，AutoCAD 会在命令行显示错误信息，包括错误类型和出错位置，用户可以根据这些信息查找并修改错误。

• 打印输出：在程序中使用 “print”“princ” 等函数可以将变量的值、中间结果等输出到命令行，帮助用户跟踪程序的执行过程，判断是否存在逻辑错误。

• 断点调试：对于复杂的程序，可以使用 AutoCAD 提供的调试器（如 AutoLISP Debugger）设置断点，逐步执行程序，观察变量的变化情况，从而找出错误所在。

三、AutoLISP 的核心语法

（一）数据类型

AutoLISP 支持多种数据类型，不同的数据类型有其特定的表示方式和用途：

1. 整数（Integer）：由数字组成的没有小数部分的数值，例如 123、-456 等。整数可以进行加、减、乘、除等算术运算。

1. 实数（Real）：带有小数部分的数值，例如 3.14、-0.5 等。实数的运算与整数类似，但运算结果可能是实数。

1. 字符串（String）：由双引号括起来的字符序列，例如 "Hello"、"AutoLISP" 等。字符串可以用于显示提示信息、命名对象等，支持字符串的连接、截取等操作。

1. 符号（Symbol）：由字母、数字、下划线等组成的标识符，用于表示变量、函数、常量等。例如，“a”“my_var”“+” 等都可以作为符号。符号的命名需要遵循一定的规则，不能以数字开头，也不能使用 AutoLISP 的保留字（如 if、defun 等）。

1. 列表（List）：是 AutoLISP 中最基本也是最重要的数据结构，由一对括号括起来的零个或多个元素组成，元素之间用空格分隔。列表中的元素可以是任何数据类型，包括列表本身。例如，(1 2 3)、( "a" (b c) 5.6 ) 等都是列表。列表在 AutoLISP 中应用广泛，常用于表示图形对象的坐标、参数列表等。

1. 函数（Function）：是实现特定功能的代码块，在 AutoLISP 中，函数也是一种数据类型。可以将函数赋值给变量，也可以将函数作为参数传递给其他函数。AutoLISP 提供了大量的内置函数，同时用户也可以自定义函数。

1. 实体名（Entity Name）：用于标识 AutoCAD 绘图数据库中的图形对象，每个图形对象都有一个唯一的实体名。通过实体名，AutoLISP 程序可以访问和操作对应的图形对象。例如，通过 (entget 实体名) 函数可以获取该实体的属性信息。

1. 选择集（Selection Set）：是一组图形对象的集合，用户可以通过选择集对多个对象进行批量操作。例如，可以创建一个包含所有直线的选择集，然后对这些直线进行统一的颜色修改。

（二）变量与赋值

在 AutoLISP 中，变量用于存储数据，变量不需要提前声明类型，在赋值时会自动确定其类型。变量的赋值使用 “setq” 函数，语法格式为：

(setq 变量名 1 表达式 1 变量名 2 表达式 2 ...)

例如：

(setq a 10) ；将整数 10 赋值给变量 a

(setq b 3.14 c "AutoLISP") ；将实数 3.14 赋值给变量 b，将字符串 "AutoLISP" 赋值给变量 c

(setq pt (list 100 200)) ；将列表 (100 200) 赋值给变量 pt，表示一个点的坐标

需要注意的是，变量名是符号，其命名需要遵循符号的命名规则。另外，在 AutoLISP 中，变量的作用域分为全局变量和局部变量。全局变量在整个程序中都可以访问和修改，而局部变量只在其所在的函数内部有效。默认情况下，使用 “setq” 函数定义的变量是全局变量，如果要定义局部变量，需要在函数定义时通过参数列表指定。

（三）函数

函数是 AutoLISP 程序的核心组成部分，AutoLISP 提供了丰富的内置函数，同时用户也可以自定义函数。

1. 内置函数

AutoLISP 的内置函数按照功能可以分为多种类型，常见的有：

• 算术运算函数：如 “+”（加法）、“-”（减法）、“*”（乘法）、“/”（除法）、“abs”（绝对值）、“sqrt”（平方根）等。例如：

(+ 3 5) ；返回 8

(* 2 3 4) ；返回 24

(sqrt 25) ；返回 5.0

• 字符串操作函数：如 “strcat”（字符串连接）、“strlen”（字符串长度）、“substr”（字符串截取）等。例如：

(strcat "Hello" """World") ；返回"Hello World"

(strlen "AutoLISP") ；返回 8

(substr "AutoLISP" 1 3) ；返回 "Aut"（从第 1 个字符开始，截取 3 个字符）

• 列表操作函数：如 “car”（返回列表的第一个元素）、“cdr”（返回列表中除第一个元素外的其余元素组成的列表）、“cons”（将一个元素添加到列表的开头）、“append”（连接多个列表）等。例如：

(car (list 1 2 3)) ；返回 1

(cdr (list 1 2 3)) ；返回 (2 3)

(cons 0 (list 1 2 3)) ；返回 (0 1 2 3)

(append (list 1 2) (list 3 4)) ；返回 (1 2 3 4)

• AutoCAD 交互函数：如 “getpoint”（获取点）、“getreal”（获取实数）、“getstring”（获取字符串）、“entsel”（选择一个图形对象）等。这些函数用于与用户进行交互，获取输入信息。例如：

(setq p (getpoint "请输入一个点：")) ；提示用户输入一个点，并将该点的坐标赋值给变量 p

(setq r (getreal "请输入圆的半径：")) ；提示用户输入圆的半径，并将该半径值赋值给变量 r

• AutoCAD 命令调用函数：“command” 函数是 AutoLISP 中非常重要的一个函数，它可以调用 AutoCAD 的各种命令。例如：

(command "LINE" 100 100 200 200 "") ；调用 LINE 命令绘制一条从 (100,100) 到 (200,200) 的直线，最后的空字符串表示结束命令

(command "CIRCLE" 300 300 50) ；调用 CIRCLE 命令绘制一个圆心在 (300,300)、半径为 50 的圆

1. 自定义函数

用户可以使用 “defun” 函数来定义自己的函数，语法格式为：

(defun 函数名 (参数列表 / 局部变量列表) 表达式 1 表达式 2 ... 表达式 n)

其中：

• 函数名是自定义函数的名称，遵循符号命名规则。

• 参数列表是函数的输入参数，多个参数之间用空格分隔。

• 局部变量列表用于声明函数内部的局部变量，多个变量之间用空格分隔，前面的 “/” 是分隔符，用于区分参数和局部变量。如果没有局部变量，可以省略 “/ 局部变量列表” 部分。

• 表达式 1 到 表达式 n 是函数体，函数执行时会依次执行这些表达式，并返回最后一个表达式的结果。

例如，定义一个计算矩形面积的函数：

(defun rectangle_area (length width)

(* length width)

)

调用该函数：

(rectangle_area 5 3) ；返回 15

再如，定义一个绘制正方形的函数，其中包含局部变量：

(defun draw_square (center size /half_size p1 p2 p3 p4)

(setq half_size (/size 2))

(setq p1 (list (- (car center) half_size) (- (cadr center) half_size)))

(setq p2 (list (+ (car center) half_size) (- (cadr center) half_size)))

(setq p3 (list (+ (car center) half_size) (+ (cadr center) half_size)))

(setq p4 (list (- (car center) half_size) (+ (cadr center) half_size)))

(command "LINE" p1 p2 p3 p4 "C") ；绘制正方形并闭合

)

该函数接受正方形的中心坐标（center，一个包含 x、y 坐标的列表）和边长（size）作为参数，通过计算四个顶点的坐标，调用 LINE 命令绘制正方形。其中，half_size、p1、p2、p3、p4 是局部变量，只在该函数内部有效。

（四）流程控制语句

流程控制语句用于控制程序的执行顺序，AutoLISP 提供了条件语句和循环语句等流程控制结构。

1. 条件语句

• “if” 语句：用于根据条件执行不同的表达式。语法格式为：

(if 条件表达式 真表达式 [假表达式])

当条件表达式的值为真（非 nil）时，执行真表达式，并返回真表达式的结果；当条件表达式的值为假（nil）时，如果指定了假表达式，则执行假表达式，并返回假表达式的结果，否则返回 nil。

例如：

(setq a 5)

(if (> a 3)

(princ "a 大于 3")

(princ "a 小于或等于 3")

)

；执行后在命令行显示 "a 大于 3"

• “cond” 语句：用于处理多条件判断，类似于其他语言中的 “if-else if-else” 结构。语法格式为：

(cond (条件 1 表达式 1)

(条件 2 表达式 2)

...

(条件 n 表达式 n)

(t 表达式) ；可选，当所有条件都不满足时执行

)

“cond” 语句依次判断每个条件，如果条件为真，则执行对应的表达式，并返回该表达式的结果，然后结束 “cond” 语句；如果所有条件都为假，且存在 “(t 表达式)”，则执行该表达式并返回其结果，否则返回 nil。

例如：

(setq score 85)

(cond ((>= score 90) (princ "优秀"))

((>= score 80) (princ "良好"))

((>= score 60) (princ "及格"))

(t (princ "不及格"))

)

；执行后在命令行显示 "良好"

1. 循环语句

• “while” 语句：当条件为真时，重复执行一系列表达式。语法格式为：

(while 条件表达式 表达式 1 表达式 2 ... 表达式 n)

只要条件表达式的值为真，就会依次执行表达式 1 到 表达式 n，直到条件表达式的值为假时停止循环。

例如，计算 1 到 10 的和：

(setq sum 0 i 1)

(while (<= i 10)

(setq sum (+ sum i))

(setq i (+ i 1))

)

(princ sum) ；显示 55

• “repeat” 语句：用于重复执行指定次数的表达式。语法格式为：

(repeat 次数 表达式 1 表达式 2 ... 表达式 n)

将表达式 1 到 表达式 n 重复执行指定的次数，返回最后一次执行表达式 n 的结果。

例如，输出 3 次 “Hello”：

(repeat 3

(princ "Hello\n")

)

；执行后在命令行显示三次 "Hello"（\n 表示换行）

• “foreach” 语句：用于遍历列表中的元素，对每个元素执行表达式。语法格式为：

(foreach 变量名 列表 表达式 1 表达式 2 ... 表达式 n)

依次将列表中的每个元素赋值给变量名，然后执行表达式 1 到 表达式 n，返回最后一次执行表达式 n 的结果。

例如，遍历列表并输出每个元素：

(foreach num (list 1 2 3 4 5)

(princ num)

(princ " ")

)

；执行后在命令行显示 "1 2 3 4 5"

（五）列表与表达式

列表是 AutoLISP 中最基本的数据结构，也是程序代码的组织形式。在 AutoLISP 中，程序代码本身就是由列表和符号组成的表达式。

AutoLISP 采用前缀表示法，即函数