Описание языка С++ в AgavaSCADA/AgavaPLC
Данное описание содержит базовое руководство по созданию программ на языке С++ и их интеграции в среду разработки.
Скрипты создаются в операциях «Скрипт С++».
1 Основы синтаксиса
Все программы на языке С++ состоят из отдельных действий. Каждое действие заканчивается точкой с запятой:
int x; x = 1; int y = x + 2;
Для повышения удобства работы с кодом можно оставлять в нем комментарии, которые не задействуются при работе программы и предназначены для улучшения читаемости кода. Перед комментариями ставится «//»:
bool x = true; // bool x = false; // вторая строка не будет выполняться в программе
2 Переменные
Переменные – объекты, хранящиеся в памяти, над которыми и производятся действия в программе.
Для начала работы с переменной необходимо инициализировать ее, указав тип и имя, а затем, при необходимости, присвоить ей значение:
bool a = true; int b = 1; double c = 1.1; string d = “строка”; int f; // переменная инициализирована, значение не присвоено f = 1; // присвоение значения
Ключевое слово auto при инициализации переменной может использоваться вместо типа переменной, для автоматического присвоения типа переменной исходя из инициализируемого значения.
auto a = true; auto b = 1;
2.1 Строки
Строка – массив байтов или 16-битных слов. Обычно строки используются для хранения текста, но также могут хранить любые двоичные данные. Текст, хранящийся в строке, заключается в двойные кавычки.
При работе со строками доступны следующие функции:
| Функция | Действие |
|---|---|
| length () | Возвращает длину строки |
| resize(uint) | Устанавливает длину строки |
| isEmpty() | Возвращает истину, если строка пуста, т. е. длина равна нулю |
| substr(uint start = 0, int count = -1) | Возвращает строку с содержимым, начинающимся с start, и количеством байтов, заданным параметром count. Аргументы по умолчанию вернут всю строку как новую строку |
| insert(uint pos, const string &in other) | Вставляет другую строку string на позиции pos в исходной строке |
| erase(uint pos, int count = -1) | Удаляет количество символов count из строки, начиная с позиции pos |
| findFirst(const string &in str, uint start = 0) | Находит первое вхождение значения str в строке, начиная с символа под номером start. Если вхождения не найдено, будет возвращено отрицательное значение |
| findLast(const string &in str, int start = -1) | Находит последнее вхождение значения str в строке |
Пример работы с функциями для строк:
string str = “ABCDEF”; // инициализирована строка str
int a = str.length(); // a равно 6
int b = str.find First(“CD”, 0); // b равно 2 string str1 = str.erase(1, 3); // str1 равно “AEF”
2.2 Массивы
Массив — свокупный тип данных, который позволяет получить доступ ко всем переменным одного и того же типа данных через использование одного идентификатора. Используется в том случае, если вам необходимо сгруппировать несколько элементов одного типа:
array <int> a = {2, 5, 10, 15, 20}; // инициализирован массив a с пятью элементами
int x = a [0]; // x становится равен элементу массива а под номером 0 (2)
int y = a [4]; // y становится равен элементу массива а под номером 4 (20)
arr [3] = 11; // элемент массива а под номером 3 становится равен 11
int z = arr [3]; // z становится равен элементу массива а под номером 3 (11)
Важно помнить, что нумерация членов массива начинается с 0.
При работе с массивами доступны следующие функции:
| Функция | Действие |
|---|---|
| length() | Возвращает длину массива |
| resize(uint) | Устанавливает новую длину массива |
| reverse() | Меняет порядок элементов в массиве на обратный |
| insertAt(uint index, const T& in value) | Вставляет новый элемент в массив по указанному индексу |
| insertLast(const T& in) | Добавляет элемент в конец массива |
| removeAt(uint index) | Удаляет элемент по указанному индексу |
| removeLast() | Удаляет последний элемент массива |
| removeRange(uint start, uint count) | Удаляет количество элементов count, начиная с элемента номер start |
| sortAsc () | Сортирует элементы в массиве в порядке возрастания |
| sortDesc () | Сортирует элементы в массиве в порядке убывания |
| find (const T &in) | Возвращает индекс первого элемента, который имеет то же значение, что и желаемое. Если совпадений не найдено, возвращает отрицательное значение |
Пример работы с функциями для массивов:
int main()
{
array<int> arr = {1,2,3}; // 1,2,3
arr.insertLast(0); // 1,2,3,0
arr.insertAt(2,4); // 1,2,4,3,0
arr.removeAt(1); // 1,4,3,0
arr.sortAsc(); // 0,1,3,4
int sum = 0;
for( uint n = 0; n < arr.length(); n++ )
sum += arr[n];
return sum;
}
2.3 Перечисления
Перечисление — это тип данных, где любое значение определяется как символьная константа. Оно позволяет представить семейства целочисленных констант (например, коды ошибок) в текстовом виде вместо числового. Использование перечислений помогает улучшить читаемость кода, поскольку не нужно искать в руководстве, что означает числовое значение.
Значения перечислений объявляются путем их объявления в операторе перечисления. Если для константы перечисления не указано конкретное значение, она будет принимать значение предыдущей константы плюс 1. Первая константа получит значение 0, если не указано иное.
enum Errors
{
NoError, // = 0
ReadError = 2, // = 2
WriteError, // = 3
}
// теперь к константам перечисления можно обращаться через текстовое значение, например
// int a = NoError;
2.4 Типы переменных
Доступны логические, целочисленные, строковые переменные и переменные с плавающей запятой.
Логические переменные
| Тип | Мин. значение | Макс. значение |
|---|---|---|
| bool | false (0) | true (1) |
Целочисленные переменные
| Тип | Мин. значение | Макс. значение |
|---|---|---|
| int8 | - 128 | 127 |
| int16 | - 32 768 | 32 767 |
| int | - 2 147 483 648 | 2 147 483 647 |
| int64 | - 9 223 372 036 854 775 808 | 9 223 372 036 854 775 807 |
| uint8 | 0 | 255 |
| uint16 | 0 | 65 535 |
| uint | 0 | 4 294 967 295 |
| uint64 | 0 | 18 446 744 073 709 551 615 |
Переменные с плавающей запятой
| Тип | Диапазон значений | Наименьшее значение |
|---|---|---|
| float | ± 3.402823466 e+38 | 1.175494351 e-38 |
| double | ± 1.79769313486231 e+308 | 2.22507385850720 e-308 |
3 Операции
Доступны операторы сравнения, логические, побитовые, арифметические, приращений и индексации.
Операторы сравнения
| Оператор | Символ | Пример | Операция |
|---|---|---|---|
| Равно | == | x == y | true, если x равно y |
| Не равно | != | x != y | true, если x не равно y |
| Меньше | < | x < y | true, если x меньше y |
| Больше | > | x > y | true, если x больше y |
| Меньше или равно | <= | x <= y | true, если x меньше или равно y |
| Больше или равно | >= | x >= y | true, если x больше или равно y |
Логические операторы
| Оператор | Символ | Пример | Операция |
|---|---|---|---|
| Логическое НЕ | ! | !x | true, если x – false и false, если x – true |
| Логическое И | && | x && y | true, если x и y – true, в противном случае – false |
| Логическое ИЛИ | || | x || y | true, если x или y – true, в противном случае – false |
| Логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR) | ^ | x ^ y | true, если x или y – true (но не одновременно), в противном случае – false |
Побитовые операторы
| Оператор | Символ | Пример | Операция |
|---|---|---|---|
| Побитовое И | & | x & y | Каждый бит в x И каждый соответствующий ему бит в y |
| Побитовое ИЛИ | | | x | y | Каждый бит в x ИЛИ каждый соответствующий ему бит в y |
| Побитовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR) | ^ | x ^ y | Каждый бит в x XOR с каждым соответствующим ему битом в y |
| Побитовый сдвиг влево | << | x << y | Все биты в x смещаются влево на y бит |
| Побитовый сдвиг вправо | >> | x >> y | Все биты в x смещаются вправо на y бит |
Арифметические операторы
| Оператор | Символ | Пример | Операция |
|---|---|---|---|
| Сложение | + | x + y | Складываем x и y |
| Вычитание | - | x – y | Вычитаем y из x |
| Умножение | * | x * y | Умножаем x на y |
| Деление | / | x / y | Делим x на y |
| Присваивание | = | x = y | Присваиваем значение y переменной x |
| Сложение с присваиванием | += | x += y | Добавляем y к x |
| Вычитание с присваиванием | -= | x -= y | Вычитаем y из x |
| Умножение с присваиванием | *= | x *= y | Умножаем x на y |
| Деление с присваиванием | /= | x /= y | Делим x на y |
Операторы приращений
Операция инкремента увеличивает значение на 1, декремента – уменьшает на 1.
| Оператор | Символ | Пример | Операция |
|---|---|---|---|
| Преинкремент | ++ | ++х | Инкремент х, затем вычисление х |
| Предекремент | -- | --х | Декремент х, затем вычисление х |
| Постинкремент | ++ | х++ | Вычисление х, затем инкремент х |
| Постдекремент | -- | х-- | Вычисление х, затем декремент х |
Оператор индексации
Используется для доступа к элементу.
| Оператор | Символ | Пример | Операция |
|---|---|---|---|
| Индексация | [ ] | arr [0] | Обращение к нулевому элементу массива arr |
4 Блоки выражений и область видимости переменных
Блоки выражений используются в условиях, циклах и функциях. При использовании вложенных блоков, блок, который содержит внутри себя другой блок, называется внешним блоком, а тот, который содержится внутри этого блока — внутренним / вложенным блок. Каждый блок заключается в фигурные скобки.
Внешние блоки не имеют доступа к переменным внутренних блоков.
{
int a;
float b;
{
float a = 1.0; // Отменить объявление внешней переменной
// но только в пределах внутреннего блока
b = a; // переменные из внешних блоков все еще доступны
int c;
}
// a снова становится целочисленной переменной, b теперь равна 1.0, c здесь недоступна
}
5 Условия
5.1 Операторы if/else
Позволяют выбрать выполнение нужных действий, в зависимости от выбранного условия, указанного в скобках:
if ( x == 1 )
{
// эти действия выполнятся, если х равно 1
}
else
{
// эти действия выполнятся, если х не равно 1
}
5.2 Условное выражение
Более короткая запись оператора выбора if/else:
x = 1 ? y = true : y = false;
// если х равно 1, тогда y равен true, иначе y равен false
5.3 Оператор switch
Является альтернативой if/else для тех случаев, когда необходимо сделать множественный выбор:
switch( x )
{
case 0:
// эти действия выполнятся, если х равно 0
break; // каждый case всегда должен заканчивать оператором break
case 1:
// эти действия выполнятся, если х равно 1
break;
case 2:
// эти действия выполнятся, если х равно 2
break;
default:
// Эти действия выполнятся, если x не равен ни одному из предыдущих значений case
}
6 Циклы
6.1 Цикл while
Цикл выполняется, пока условие в скобках истинно:
x = 0;
while ( x < 5 )
{
// это действие будет выполняться, пока х меньше 5
x++; // при каждом выполнении цикла увеличиваем х на 1
}
6.2 Цикл do while
Цикл похож на while, но, в отличии от него, цикл в любом случае выполнится хотя бы один раз (или больше, если при последующих проверках условие будет истинно):
x = 10;
do
{
// это действие выполнится один раз, так как условие изначально ложно
}
while ( x < 5 );
6.3 Цикл for
Цикл for обычно используется как счетчик и хорошо подходит, когда известно необходимое количество итераций. В скобках через точку с запятой указывается переменная, условие, инкремент / декремент для переменной:
for ( int x = 0; x < 5; x ++ )
{
// при каждом выполнении этих действий переменная х будет увеличивать на 1
// действия будут выполняться пока х меньше 5
}
7 Функции
Функция — это последовательность действия для выполнения определенного задания. Объявление функции похоже на объявление переменной: необходимо указать тип возвращаемого значения (либо void, если функция ничего не возвращает) и название функции. После этого ставятся двойные скобки, в которых находятся аргументы функции (либо пустые скобки, если аргументы отсутствуют). Действия, выполняемые функцией, заключаются в фигурные скобки.
Любой код в операции «Скрипт С++» должен находиться в функции. При использовании нескольких функций в скрипте будет выполняться только первая, остальные должны быть вызваны из нее:
void main ()
{
int x = 1;
function (); // вызов функции, программа переходит в void function()
SetNodeValueAsInt(“/Конфигурация/Станция/Сигналы/Constant2”, x);
}
void function ()
{
SetNodeValueAsInt(“/Конфигурация/Станция/Сигналы/Constant2”, 5);
// теперь программа возвращается обратно в void main()
}
После выполнения данного скрипта значение сигнала Constant1 станет равно 5, а Constant2 равно 1.
Если переменная была объявлена в функции, то она не будет доступна за ее пределами.
7.1 Функции с параметрами
Параметр функции — это переменная, которая используется в функции, и значение которой предоставляет вызывающий функцию объект. Параметр может быть получен при помощи входов скрипта (см. Рисунок 72).
Рисунок 72 – Передача параметров в скрипт в задаче ПЛК
Параметры указываются при объявлении функции в круглых скобках:
void summ (int x, int y) // в функцию передаются параметры х = 1 и y = 2
{
int z = x + y; // z равно 3
}
7.2 Возврат значения
Для передачи значения из скрипта можно указать необходимое значение в действии return, указав тип функции такой же, как у возвращаемого значения:
bool R_Output ( bool x, bool y )
{
bool z = false;
z = x && y;
return z; // z передается на выход скрипта
}
На Рисунок 73 выход out4 привязан к выходу субмодуля R. После выполнения скрипта выход 1 субмодуля будет замкнут.
Рисунок 73 – Получение значения из скрипта в задаче ПЛК
8 Специализированные функции среды разработки
Специализированные функции среды разработки, доступные для использования в скриптах, приведены в таблицах ниже.
8.1 Функции для работы с узлами
| Определение функции | Описание |
|---|---|
| float GetNodeValueAsFloat(string strNodePath) | Получить значение узла в виде float по заданному пути |
| void SetNodeValueAsFloat(string strNodePath, float fValue) | Установить значение узла в float по заданному пути |
| int GetNodeValueAsInt(string strNodePath) | Получить значение узла в виде int по заданному пути |
| void SetNodeValueAsInt(string strNodePath, int iValue) | Установить значение узла в int по заданному пути |
| string GetNodeValueAsString(string strNodePath) | Получить значение узла в виде string по заданному пути |
| void SetNodeValueAsString(string strNodePath, string strValue) | Установить значение узла в виде string по заданному пути |
| bool GetNodeValueAsBool(string strNodePath) | Получить значение узла в виде bool по заданному пути |
| void SetNodeValueAsBool(string strNodePath, bool bValue) | Установить значение узла в виде bool по заданному пути |
| bool NodeValueIsError(string strNodePath) | Проверка значения узла на ошибку |
| void StartNode(string strNodePath) | Запуск узла по заданному пути |
| void StopNode(string strNodePath) | Остановка узла по заданному пути |
8.2 Функции для работы с окнами
| Определение функции | Описание |
|---|---|
| CloseWindow(string strNodePath, int iDisplay) | Закрыть окно по заданному пути на выбранном дисплее |
| ShowWindow(string strNodePath, int iDisplay) | Отобразить окно по заданному пути на выбранном дисплее |
8.3 Функции для работы с временем
| Определение функции | Описание |
|---|---|
| int GetCurrentTime() | Получение текущего времени в UNIX формате (количество секунд с 01 января 1970 года) |
| int GetLocalTime() | Получение текущего времени в UNIX формате (количество секунд с 01 января 1970 года) с учетом часового пояса. |
| int GetHours(int iTime) | Получение текущего часа из времени в формате UNIX |
| int GetMinutes(int iTime) | Получение текущих минут из времени в формате UNIX |
| int GetSeconds(int iTime) | Получение текущих секунд из времени в формате UNIX |
9 Пример использования скрипта для решения задачи
Приведенный ниже пример демонстрирует один из вариантов решения реальной практической задачи. Для реализации необходимого алгоритма работы задействованы узлы, взаимодействующие с входами / выходами контроллера или хранящие значения, и скрипт С++. Связи между узлами и скриптом заданы в задаче ПЛК (см. Рисунок 74).
На вход скрипта подаются значения некоего сигнала (Signal) и уставки (Constant). В том случае, если сигнал больше уставки, замыкается релейный выход (out0). Соотношение между сигналом и уставкой переводится в проценты и записывается в переменную Percent. Если это соотношение становится меньше определенного значения, то соответствующее сообщение записывается в переменную Alert.
Рисунок 74 – Графическое представление задачи ПЛК для примера
Текст скрипта:
bool main (float signal_val, float constant_val) // функция получает значения сигнала и уставки { float ratio; // переменная, в которой будет храниться соотношение сигнала и уставки ratio = signal_val / constant_val; // вычисление соотношения
percent_write(ratio); // вызов функции записи в узлы, с передачей в нее соотношения
if ( signal_val > constant_val) { return true; // если сигнал больше уставки, на выход скрипта приходит true } else { return false; // если сигнал не больше уставки, на выход скрипта приходит false } }
void percent_write (double ratio) // функция записи в узлы { string message = "Значение в пределах нормы"; // текстовое сообщение по умолчанию double percent = ratio * 100; // вычисляется процентное соотношение if ( percent < 50 ) { message = "Значение ниже нормы!"; // если процентное соотношение меньше 50 // то текст сообщения меняется } // запись текстового сообщения в нужный узел SetNodeValueAsString("/Конфигурация/Станция/Сигналы/Alert", message); // запись процентного соотношения в нужный узел SetNodeValueAsFloat("/Конфигурация/Станция/Сигналы/Percent", percent); }
10 Приоритет операций
В выражениях первым всегда вычисляется оператор с наивысшим приоритетом. Унарные операторы имеют более высокий приоритет, чем другие операторы. Постоператоры имеют более высокий приоритет, чем преоператоры.
В этой таблице показаны доступные унарные операторы, в порядке убывания приоритета.
| Символ | Операция |
|---|---|
::
|
Оператор разрешения области видимости |
[]
|
Оператор индексации |
++ --
|
Постинкремент и декремент |
.
|
Доступ |
++ --
|
Преинкремент и декремент |
!
|
Логическое НЕ |
+ -
|
Унарный положительный и отрицательный |
~
|
Побитовое дополнение |
@
|
Ссылка |
Эта таблица показывает приоритет бинарных и тернарных операторов в порядке убывания.
| Символ | Операция |
|---|---|
**
|
Экспонента |
* / %
|
Умножить, разделить, по модулю |
+ -
|
Сложить и вычесть |
<< >> >>>
|
Сдвиг влево, сдвиг вправо и арифметический сдвиг вправо |
&
|
Побитовое И |
^
|
Побитовый XOR |
|
|
Побитовое ИЛИ |
<= < >= >
|
Сравнение |
== != is !is xor ^^
|
Равенство, идентичность и логическое исключающее ИЛИ |
and &&
|
Логическое И |
or ||
|
Логическое ИЛИ |
?:
|
Условие |
= += -= *= /= %= **= &=
|
Присваивание и составные присваивания |
11 Зарезервированные ключевые слова
Это ключевые слова, которые зарезервированы языком. Они не могут использоваться какими-либо идентификаторами, определенными скриптом.
| and
abstract auto bool break case cast catch class const continue default do |
double
else enum explicit external false final float for from funcdef function get |
if
import in inout int interface int8 int16 int32 int64 is mixin namespace |
not
null or out override private property protected return set shared super switch |
this
true try typedef uint uint8 uint16 uint32 uint64 void while xor |