PostScript（PS/EPS格式）讲解

PostScript（PS/EPS 格式）讲解

作者：bobob

一、PostScript概述

Postscript既是一种页面描述语言，也是一种高级解释型脚本语言。由于它与设备的无关性，使得它无论在那种平台上，都能忠实的再现原貌，从而被广泛应用于打印出版行业，同时由于它是一种解释型脚本，所以它也可以像一般编程语言一样用来解决某些问题。

和我们熟悉的pdf文件相比，两者有几个明显的区别：

1. pdf有严格的文件结构（文件头，所有对象，交叉引用表，文件尾，线性化pdf也有固定格式）和文档结构（由catalog穿起来的逻辑结构），ps则没有这些；

2. ps的数据类型有十几种，pdf只有8种；

3. ps有一般编程语言所具有的结构控制条件语句，比如if,ifelse,for,forall,loop，以及function等等，而pdf没有；

4. pdf最终是要显示出来给别人看的，ps不仅限于这个目的，它还可以做为脚本实现一定非显示的功能；

5. ps语言中的标准操作符有400多个，有的一个操作符有好几种使用方式（参数类型和数量不同），而且ps没有保留字，这些标准操作符完全可以通过ps脚本改变其原来的含义；

6. ps文件一般都是没有加密的，所以文件很大，pdf相对要小很多。

通常，一个postscript语言的阅读器，应该包含以下几个大部分：扫描器，解释器，操作数栈，执行栈，字典栈，图形状态栈，虚拟内存区，字体处理块，颜色处理块，以及最后的输出功能，下面将详细说明。

二．Postscript详细介绍

1. 基本类型的数据结构

简单 OBJECTS	复合 OBJECTS
boolean	array
fontID	dictionary
integer	file
mark	gstate (LanguageLevel 2)
name	packedarray (LanguageLevel 2)
null	save
operator	string
real

Array：能容纳不同类型的对象；可以通过index来访问其中的元素；对array的访问必须有下表安全检查，array长度有最大实现限制；要支持嵌套；值的存储符合复合对象的特征。

String：它的元素值必须是0-255之间；长度受程序实现的限制；要能处理转义字符’/’；值的存储要符合复合对象的特征。

Dictionary：用来存储键-值对，要实现在字典中插入一个条目；能查询一个键并得到它关联的值；字典在创建的时候要指定最大条目数，当插入一个条目的时候超过最大条目数，ps level1返回一个dictfull错误，level2以上则自动扩展，最大条目数受字典实现的限制；能支持和字典相关的操作符的实现；值的存储要符合复合对象的特征。

File：解释器和运行环境之间用来交流的一个可读或可写的字符流。要支持像磁盘文件这样可以永久保存的类型，也要支持动态生成的类型；一个file对象要创建并打开一个文件；支持其他操作符的读写操作；支持类似read，readline，write，writeline等等的操作；

Save：save操作符获取当前local虚拟内存的状态快照并返回描述此快照的save object，restore则把local虚拟内存的状态恢复到save产生的快照状态。Restore要实现以下功能：丢弃自从对应的save以来所有在local虚拟内存上产生的对象，归还占用的空间；恢复save时local虚拟内存中的所有复合对象（不包括string）；隐式调用grestoreall操作符，把graphics state的状态恢复到save的时候的状态；关闭自save以来所有打开的文件（local虚拟内存起作用的时候打开的）。Restore不会影响操作数栈，字典栈，执行栈，以及global虚拟内存。Save 和 restore可以嵌套。

Gstate：一组图形控制参数，分为两大类：设备无关的包括CTM，position，path，clipping path，clipping path stack，color space，color，font，line width，line cap，line join，miter limit，dash pattern，stroke adjustment；设备无关的包括color rendering，overprint，black generation，undercolor removal，transfer，halftone，flatness，smoothness，device。要实现以上特性的存取操作。

2. 扫描器。

这个是实现浏览器的基础，从字符流中按照postscript语法解析成一个一个的对象，ps‘编码方式有3种：ASCII, binary token, 和 binary object sequence。其中 ASCII的编码方式很普遍，所以只考虑这种方式的编码。扫描器要能识别一下几种ps元素：

A．空白符。除了注释和串中的以外，空白符当作分割对象的单位，连续的空白符当作一个处理； CR和LF以及CR+LF都当作换行处理。

B．注释。除了在字符串中， %之后直到换行的所有字符。

C．数字。包括 3中类型：符号整数(比如0，+5，-3)，实数（比如-.002， 34.5，-3.62， 123.6e10， 1.0E-5， 1E6，-1.， 0.0），指数（比如 8#1777，16#fff，2#100）。

D． string。有3种形式：（）包括的字面文本；<>包括的十六进制编码文本；<~~>包括的ASCII-Base85编码数据。其中（）中的数据处理依据以下原则：如果（）内包含配对的（），则不需要特殊处理；如果有单个的（或），用/来处理；用/处理的其他转义字符。

E．名字。由常规字符组成又不能解释为数字的词法单位就当作名字处理。除了空白符和界定符之外的所有字符都可以出现在名字中。 /引导一个字面名字，但它本身不是名字的一部分。

F．数组。 [和]界定一个数组，从[开始收集元素，]则构造一个包含这些元素的数组对象。[和]是操作符。

G．过程。 {和}界定一个可执行数组。

H．字典。 <<和>>构造一个字典，过程和[]几乎一样，里面包括key1 value1 key2 value2… keyn valuen这样的对，构造后的字典由解释器放入字典栈。

3. operand stack ， execution stack ， dictionary stack ， graphic state stack ， clipping path stack 。

这5个栈和后面的虚拟内存以及gstate是postscript执行环境的主要部分。

A．操作数栈。

可以存放任意postscript对象，因为postscript是操作数在前，操作符在后的语法规则，所以解释器遇到操作数都是先压入操作数栈，直到遇到操作符再从栈顶拿操作数。同时，操作数栈中还可以存放执行的中间结果。操作数栈直接被ps解释器控制，大多数ps操作符可以直接push和pop操作。

B．执行栈。

存放可执行的对象，当解释器延迟当前可执行对象去执行另外一个对象的时候，就把当前可执行对象压入执行栈，等执行了之后再执行它。这个也相当于postscript程序的调用堆栈。受ps解释器控制，ps程序可以读，但是不能写。

C．字典栈。

只存放字典对象，从最底往上，3个对象依次是systemdict，globaldict，userdict。其中systemdict是一个只读的字典，定义了所有标准的操作符（400多个）globaldict和userdict包括了用户自己在虚拟内存中定义的一些变量和操作符，配合save等操作符使用。直接受ps解释器控制，但是只能保存dictionary对象，且最下面的3个字典（systemdict，globaldict，localdict）不能被pop，只有bengin，end，clearstack可以改变dictionary stack。

典型示例：

/average {add 2 div} def

40 60 avergage

执行步骤：

1.把名字average和过程{add 2 div}压入操作数栈

2.遇到def后，查找字典栈，如果这个操作符没有被重新定义，则它的意义是把操作数栈栈顶的两个元素（average和{add 2 div}）pop出来，在当前字典中添加一个条目，key是average，value是{add 2 div}。

3.把40和60依次压入操作数栈。

4.遇到average，在字典栈中查找，执行它关联的值（这里是）{add 2 div}。这个步骤的执行过程是先执行add，从操作数栈栈顶pop出两个数（40和60），相加，然后把结果100压入操作数栈；遇到2压入操作数栈；遇到div，在字典栈中查找，如果它没有被重新定义，则pop出操作数栈栈顶的两个数，做除法运算，然后把结果50压入操作数栈。

D．图形状态栈。

用来维护一组控制文本和图像显示状态的参数。

设备无关类参数：

1．CTM。当前转换矩阵，把位置从用户坐标转换到设备坐标。

2．position。用户空间当前点的坐标。

3．path。由path构造操作符创建并增加，并隐含的做为类似fill，clip，stroke等操作符的参数。

4．clipping path。设置当前的裁剪区域。

5．clipping path stack。一个clipping path的stack，存放由clipsave保存而且没有被cliprestore释放的clipping path。

6．color space。要被解释的颜色值的种类，比如Device Gray。

7．color。描绘操作符使用的颜色，和color space有关，一般1-4个值。

8．font。用字典来表示当前字体的绘图形状集合。

9．line width，line cap，line join，miter limit。线条相关的特性。

10．dash pattern。线条被stroke的时候，线的虚实类型描述。

设备相关参数：

1．color rendering。如何把 CIE-based color 转换成 device color 的一组参数。

2．overprint。是否覆盖周边颜色。

3．black generation。RGB转换成CMYK的时候，用来产生黑色的一个过程。

4．undercolor removal。计算CMY减少的总量，用产生的黑色做补偿。

E．clipping path stack。由clipsave和cliprestore控制的一个栈，存放clipping path。由于这个栈是graphics state stack的一部分，所以grestore和setgstate会替换整个clipping path stack。

4. 解释器。

在扫描器分析出一个对象和它的属性、类型的时候，解释器就要负责解释它。主要包括一下几个方面：

A．对注释的处理。遇到不是串中的%时，过滤掉%到换行符（或文件结束符）之间的所有字符，当作一个空白字符处理。

B．对数字的处理。分析出来的数字一律压入操作数栈；

C．对名字的处理。名字有3类：前面有/的文法名字，无前缀的可执行名字，带前缀//的立即替换名字。第一种名字压入操作数栈，第二种名字压入执行栈，第三种名字由解释器查找字典，找到后压入操作数栈。

D．对字典的处理。当<<执行时，把一个mark对象压入操作数栈，>>执行时这个字典会被创建，然后压入字典栈。

E．对数组和打包数组的处理。解释器遇到数组时，会顺次执行数组里面的元素。

F．对过程对象的处理。解释器遇到过程对象的时候并不会立即执行，而是先压入操作数栈，等到明确被调用时才会被执行。

5. 虚拟内存。

虚拟内存是psotscript中的一个特殊概念，没有规定物理实现方式，但不管怎么实现，都要符合一下原则。虚拟内存包括4个部分：

A．local虚拟内存。Local虚存是一个类似栈的存储池。在它上面申请内存或修改变量都受制于save和restore。一般而言，local虚拟内存主要是维护当前页面用到的一些参数和变量，作用范围是当前页面（save和restore之间）。

B．global虚拟内存。Global虚拟内存是一个没有固定规律的存储池，在一个程序中，在global虚存中申请内存或修改变量不受save和restore影响。一般是维护整个文件级别的一些参数，用来保证每页开始的时候初始状态都是相同的。

C．local和global之间的交互。包括local和global状态的转变，local和global之间存储数据的相互操作的实现等等。

D．Local虚拟内存在save-restore机制影响下的行为。当一个restore发生时，自上一个save以来，所有在local虚拟内存中申请的内存都会被释放，所有打开的文件都要关闭，同时会恢复gstate的状态。

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