本發明屬于編譯器處理領域，具體涉及一種iec61131-3結構化文本編程語言選擇語句編譯優化的方法。

背景技術：

在工業控制領域中，iec61131-3是通用的國際標準，該標準定義了結構化文本st的語法和文法,通常將st語言翻譯為二進制中間指令，然后解釋執行。在st語言中，case選擇語句是使用頻率較高的語句，st語言定義的case語句文法為：

caseexpressionof

case_value1:statementlist1

case_value2:statementlist2

case_valuen:statementlist2

elsestatementlistn+1

endcase;

例如：

casevarof

1:statementlist1;(*var=1執行語句1，*)

2,3:statementlist2;(*var=2或3執行語句2*)

10..20:statementlist3;(*10<=var<=20執行語句3*)

25,30..40:statementlist4;(*var=25或30<=var<=40執行語句5*)

elsestatementlistn+1;(*上述分支條件不滿足，執行該語句*)

endcase;

每個case分支的求值表達式可以是單個常量，可以是通過逗號，并列的多個常量，或通過..表示的范圍。這種文法定義和pascal、c語言的定義存在較大不同，不能直接使用基于跳轉表、查找表的翻譯方法。通常的方法是轉換為if-elseif-else的等價語句，然后進行翻譯。由于工業實時控制領域，對指令的運行效率要求極高，需要對case語句進行優化翻譯。在實際使用過程中，選擇語句的分支求值表達式在極大多數的情況下是常量，故在語義階段，可對求值表達式進行類型分析，當所有分支的求值表達式都是單個常量時，可使用跳轉表的翻譯方法；當存在1個分支的求值表達式是多個常量或常量區間時，根據連接符號（,和..）的功能定義，可在跳轉表中插入短路求值指令，提高執行效率。本案由此產生。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，提高iec61131-3標準的case（選擇）語句執行效率，提供一種選擇語句優化翻譯方法。

為了實現該目的，本發明采用如下技術方案，其特征在于，對于基于iec61131-3標準的st結構化文本語言的case選擇語句進行編譯，根據case（選擇）語句的各個分支求值表達式類型，采用對應的優化翻譯模式，具體包括如下內容：

當各個分支求值表達式都是單個常量時，采用直接跳轉表翻譯模式；

當至少存在1個分支求值表達式是多個常量或常量區間時，采用短路求值和跳轉表混合的翻譯模式。

進一步地，當case（選擇）語句的各個分支求值表達式都是單個常量值時，基于直接跳轉表翻譯模式的實現步驟為：

a)在翻譯每個分支前，記錄當前分支的指令的行號；

b)記錄當前分支與分支標號的對應關系；

c)在一遍掃描過程中，形成各個分支的執行指令；

d)掃描完畢后，將b步驟中得到的分支與分支標號的對應關系生成跳轉表（跳轉表由跳轉指令及其他指令組成），并將跳轉指令插入到執行指令前面。

進一步地，當存在1個分支求值表達式是多個變量時（即分支表達式存在逗號,或連續2個點號..），將該分支的求值表達式進行短路求值計算，在跳轉表中插入短路求值指令，包括：

a)對于形如“casevarofa,b:”基于逗號并列的求值表達式，形成或序列的短路求值跳轉指令；

b)對于形如“casevarofa..b:”基于區間的求值表達式，形成與序列的

短路求值跳轉指令；

c)對于形如“casevarofa,b,c..d”存在多個逗號的求值表達式，以逗號為間隔，間隔之間形成或序列的短路求值跳轉指令。

讀取st代碼文本，進行詞法、語法、語義分析，針對“caseexpressionof…end_case;”的文法，提取各case選擇語句序列，獲取case選擇語句的各個分支的求值表達式，判斷各個分支求值表達式類型。

case選擇語句翻譯后的指令包括跳轉表和執行指令。

跳轉表中的標號和某個分支的執行指令標號對應；按照case選擇語句分支的順序，進行逐個求值表達式計算和判斷，當條件滿足時跳轉到指定的執行指令處執行。

采用上述方案后，本發明具有如下有益效果：在語義分析階段，判斷case分支的表達式類型，當所有分支為單個常量時，采用直接跳轉表的高效翻譯方法，當存在復合表達式時，轉換為邏輯表達式進行短路求值，在跳轉表中插入短路求值指令，顯著提高了st語言中case語句翻譯后指令序列的執行效率，適用于對實時性要求高的工業控制領域。

附圖說明

圖1是本發明中case(選擇)語句優化編譯原理圖；

圖2是本發明中case(選擇)語句的跳轉表原理圖；

圖3是本發明中case分支基于短路求值的表達式跳轉表指令示例圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

先定義一套中間指令集，優選地，采用三地址碼方式。例如je為相等跳轉指令，使用示例為jevara,lablex,var表示源變量地址，a為比較變量地址，labelx為跳轉標號值。ge為大于比較指令，le為小于比較指令，and為邏輯與運算指令,or為邏輯或運算指令。

具體實現方式如圖1所示，讀取st代碼文本，進行詞法、語法、語義分析，

針對“caseexpressionof…end_case;”的文法，提取各case語句序列，獲取case分支的求值表達式，判斷各個分支求值表達式類型，當各個分支求值表達式都是單個常量時，采用直接跳轉表翻譯模式；當存在1個分支求值表達式是多個常量或常量區間時，采用短路求值和跳轉表混合的翻譯模式。

case(選擇)語句的跳轉表原理如圖2所示，case語句翻譯后的指令包括跳轉表和執行指令。跳轉表中的標號和某個分支的執行指令標號對應。按照case分支的順序，進行逐個求值表達式計算和判斷，當條件滿足時跳轉到指定的執行語句指令處執行。

在語義分析階段，分析出選擇語句（case）的各個分支都是單個常量值時，可采用高效率的基于直接跳轉表翻譯模式，其實現步驟為：

a)在翻譯每個分支前，記錄當前分支的指令的行號；

b)記錄當前分支與分支標號的對應關系；

c)在一遍掃描過程中，形成各個分支的執行指令；

d)掃描完畢后，將b）步驟中得到的分支與分支標號的對應關系生成跳轉表（跳轉表由跳轉指令及其他指令組成），并將跳轉指令插入到執行指令前面。

優選地，單個變量求值的跳轉表指令范式為：(je,var,a,labelx)，其中je為相等跳轉指令，即當變量var的值為a時跳轉到標號為labelx的指令處執行。

在語義分析階段，分析出存在至少1個分支求值表達式是多個常量或常量區間時（即分支表達式存在逗號,或連續2個點號..），將該分支的求值表達式進行短路求值計算，在跳轉表中插入短路求值指令，包括：

a)對于形如“casevarofa,b:”基于逗號并列的求值表達式，形成或序列的短路求值跳轉指令。優選地，2個序列并列的求值的跳轉表指令范式為：

(je,var,a,labelx)

(je,var,b,labelx)

只要有1個條件滿足，就短路求值，直接跳轉。

b)對于形如“casevarofa..b:”基于區間的求值表達式，形成與序列的

短路求值跳轉指令。優選地，基于區間的求值表達式的跳轉表指令范式為：

(ge,temp1,var,a)

(le,temp2,var,b)

(and,temp3,temp1,temp2)

(jz,temp3,labelx)

其中ge為大于指令，le為小于指令，and為邏輯與指令，jz為非0跳轉指令，temp1、temp2、temp3為臨時變量，通過臨時變量緩存中間計算結果。

c)對于形如“casevarofa,b,c..d”存在多個逗號的求值表達式，以逗號為間隔，間隔之間形成或序列的短路求值跳轉指令。優選地，“casea,b,c..d:”模式的等價表達式中間指令輸出算法：

1）根據逗號,進行拆分,獲取匹配判斷子序列seq[n]:abc..d

2）基于短路求值形成計算子序列的指令

intnum=0;//臨時變量個數

intseqlab[n];//各個子序列語句執行入口標簽

initlab(&seqlab,n);//給各個分支分配標簽號

for(i=0;i<n;i++){

2.1）如果seq[i]是單變量，則輸出形如

(je,var,a,seqlabel[i]);

num+=1;

2.2)如果seq[i]是區間表達式，則輸出形如

(ge,temp[num],var,c)

(le,temp[num+1],var,d)

(and,temp[num+2],temp[num],temp[num+1])

(jz,temp[num+2],seqlabel[i]);

num+=3;}

以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內。