为什么要在codesys V3中使用指针和引用？

Question

我的问题是：使用指针和引用有什么好处？

我是 codesys 的新手，在我以前的工作中，我在 TIA 门户（西门子）和 Sysmac Studio（欧姆龙）中编程，从未遇到过指针或类似的东西。我想我了解它们的工作原理，但不确定何时应该自己使用它们。

例如，我刚收到供应商的一个功能块：

他们为什么不只用一个数组来输入和输出？

Answer 1

首先，如果您曾经使用过 VAR_IN_OUT 声明，那么您已经使用过引用，因为这相当于 VAR 和 REFERENCE TO.

关于用途，目前我能想到的主要有4种：

Type Punning，您也可以使用 UNION 来实现，但您可能不希望必须为代码中的每个重新解释转换都创建联合。
TL; DR：为了节省内存和复制执行时间。 每当你将一些数据传递给 function/function 块时，它就会被复制。如果您的 PLC 有足够的 CPU 功率和内存，这不是一个大问题，但是如果您在低端 PLC 上处理特别大的数据，那么您可能会超出实时执行限制，或者运行内存不足。但是，当您传递 pointer/reference 时，无论数据有多大，只会复制并传递 pointer/reference ，在 32 位系统中为 4 个字节，在 64 位系统中为 8 个字节。
在 C 风格的语言中，当您想要一个函数 return 多个值而无需每次都创建自定义结构的麻烦时，您会使用 pointers/references。你可以在这里做同样的事情，但是在 CODESYS 函数中 can 有多个输出，例如：

VAR_OUPUT
    out1 : INT; (*1st output variable *)
    out2 : INT; (*2nd output variable *)
    //...
END_VAR

最后，就像我一开始提到的，当你想传递一些需要在函数本身修改的数据时，换句话说，你可以使用 VAR_IN_OUT 的地方也可以使用pointers/references。您必须使用指针的一种特殊情况是，如果您有一个 Function Block，它在 FB_Init (initialization/construction) 函数中接收一些数据并将其存储在本地。在这种情况下，您将有一个指针作为功能块中的局部变量，并在 FB_Init 函数中获取变量的地址。如果您的结构需要引用另一个结构或某些数据，同样适用。

PS。可能还有一些我错过的其他用途。其他语言的主要用途之一是用于动态内存分配，但在 CODESYS 中，这在默认情况下是禁用的，并非所有 PLC 都支持它，几乎没有人（据我所知）使用它。

编辑：虽然这已被接受，但我想举一个我们使用指针的真实例子：

假设我们想要一个功能块来计算给定数字系列的 moving average。一个简单的方法是这样的：

FUNCTION_BLOCK MyMovingAvg
VAR_INPUT
    nextNum: INT;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    avg: REAL;
END_VAR
VAR
    window: ARRAY [0..50] OF INT;
    currentIndex: UINT;
END_VAR

但是，这有一个问题，即移动 window 大小是静态的并且是预定义的。如果我们想获得不同 window 大小的平均值，我们要么必须为不同的 window 大小创建多个函数块，要么执行如下操作：

FUNCTION_BLOCK MyMovingAvg
VAR CONSTANT
    maxWindowSize: UINT := 100;
END_VAR
VAR_INPUT
    nextNum: INT;
    windowSize: UINT (0..maxWindowSize);
END_VAR
VAR_OUTPUT
    avg: REAL;
END_VAR
VAR
    window: ARRAY [0..maxWindowSize] OF INT;
    currentIndex: UINT;
END_VAR

我们将只使用从 0 到 windowSize 的数组元素，其余的将被忽略。然而，这也有我们不能使用超过 maxWindowSize 的 window 大小的问题，并且如果 maxWindowSize 设置得很高，可能会浪费很多内存。

有两种方法可以获得真正通用的解决方案：

使用动态分配。然而，正如我之前提到的，并非所有 PLC 都支持它，默认情况下禁用它，有缺点（您必须将内存分成两块），几乎不使用并且不太像 CODESYS。
让用户定义他们想要的任意大小的数组，并将数组传递给我们的功能块：

FUNCTION_BLOCK MyMovingAvg
VAR_INPUT
    nextNum: INT;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    avg: REAL;
END_VAR
VAR
    windowPtr: POINTER TO INT;
    windowSize: DINT;
    currentIndex: UINT;
END_VAR

METHOD FB_Init: BOOL
VAR_INPUT
    bInitRetains: BOOL;
    bInCopyCode: BOOL;
END_VAR
VAR_IN_OUT // basically REFERENCE TO
    window_buffer: ARRAY [*] OF INT; // array of any size
END_VAR

THIS^.windowPtr := ADR(window_buffer);
THIS^.windowSize := UPPER_BOUND(window_buffer, 1) - LOWER_BOUND(window_buffer, 1) + 1;

// usage:
PROGRAM Main
VAR
    avgWindow: ARRAY [0..123] OF INT; // whatever size you want!
    movAvg: MyMovingAvg(window_buffer := avgWindow);
END_VAR

movAvg(nextNum := 5);
movAvg.avg;

同样的原理可以应用到任何对数组进行操作的功能块上（例如，我们也用它来进行排序）。此外，类似地，您可能希望拥有一个适用于任何 integer/floating 数字的函数。为此，您可以使用 ANY 类型之一，它基本上是一个结构，其中包含指向数据第一个字节的指针、数据大小（以字节为单位）和枚举类型。

为什么要在codesys V3中使用指针和引用？

Why use pointers and reference in codesys V3?

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