Plant Simulation SimTalk基础教程（3）SimTalk 变量与数据类型

SimTalk 变量与数据类型

一、变量概述

SimTalk 中的变量分为三种：局部变量 、全局变量 和参数。它们各自有不同的作用域和用途。

类型	说明	关键字
局部变量	仅在声明它的 Method 中可见	`var`
全局变量	以 Variable 对象存在，可被任何对象访问	Variable 对象
参数	用于向 Method 传递值	`param`

局部变量：声明在 Method 内部，生命周期与 Method 执行周期一致，外部无法访问。
全局变量：通过 Variable 对象创建，存放在 Frame 或 Class Library 中，任何 Method 都可以通过路径访问。
参数：是 Method 接口的一部分，允许调用者向 Method 传递数据。

二、局部变量

声明语法

使用 var 关键字声明局部变量，可以同时声明多个同类型变量：

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var x, y: integer

声明时赋值

变量可以在声明的同时赋初始值。如果赋值了初始值，数据类型声明可以省略（编译器会根据初始值推断类型）：

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var a: length := Track1.Length

默认初始值

如果声明变量时没有赋初始值，各数据类型的默认值如下：

数据类型	默认值
数值类型（Integer, Real 等）	`0`
Boolean	`false`
String	`""`
Object	`void`
Time	`0:00:00`
Date	`1900/01/01`

循环中声明的变量行为

如果变量声明时没有初始赋值，它不会在每次循环迭代时重新初始化，而是保留上一次循环结束时的值。
如果变量声明时有初始赋值，则每次循环都会重新赋值。

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-- 循环中声明变量的行为
for var i := 1 to 3
    var x: integer       -- 不重新初始化，保留上次值
    var y: integer := 0  -- 每次循环重新赋值
    print x, " ", y
    x += 1
    y += 1
next
-- 输出: 0 0 --> 1 0 --> 2 0

if 语句中声明的变量

在 if 语句中声明的变量，在 if 语句外部仍然可见：

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if condition then
    var temp: integer := 42
end
print temp  -- 在 if 外部仍可访问

完整代码示例

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var a := Track1.length
var b := Track2.length
var c := sqrt(a*a + b*b)
print c

三、数据类型概述

SimTalk 提供了丰富的数据类型，涵盖基础类型、带单位类型、集合类型和特殊类型。

基础类型

类型	说明
`integer`	整数类型
`real`	实数类型（浮点数）
`boolean`	布尔类型（true/false）
`string`	字符串类型
`object`	对象引用类型
`any`	任意类型（可接受任何类型的值）

带单位类型

类型	说明	单位
`length`	长度	m（米）
`speed`	速度	m/s
`acceleration`	加速度	m/s²
`weight`	重量	kg
`time`	时间	s
`date`	日期	-
`datetime`	日期时间	-

集合类型

类型	说明
`array`	数组（固定大小，通过索引访问）
`list`	列表（通过索引访问）
`stack`	栈（后进先出）
`queue`	队列（先进先出）
`table`	表格（行列结构）

特殊类型

类型	说明
`json`	JSON 数据类型
`method`	方法引用类型
`money`	货币类型（仅限全局变量和自定义属性）

注意：Money 和 RandTime 不是 SimTalk 数据类型。Money 仅用于全局变量和自定义属性；本地变量应使用 real 代替。RandTime 用于生成独立的随机时间数。

四、常量值

Boolean 常量

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var flag: boolean := true
var done: boolean := false

Integer 常量

整数范围：-9223372036854775807 到 9223372036854775807

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var count: integer := 100
var largeNum: integer := 9223372036854775807

Real 常量

支持小数点和科学记数法，指数范围 $-307, 307$ ：

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var pi_approx: real := 3.14159
var sci: real := 1.0e2    -- 等价于 100.0
var very_small: real := 1.5e-10

String 常量

用双引号包裹
最大长度为 1024 个字符
使用反斜杠 \ 来保护引号和换行

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-- 字符串常量
priority := "Urgent"
print "It is \"very\" urgent."

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-- 多行字符串
address := "Frank Jones\
Halford Lane 9\
Cedar Rapids, IA 52409"

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-- 字符串拼接
s := "This is a long string," +
    " formed by linking together several sub-strings."

pi 常量

pi 是 SimTalk 内置的圆周率常量，数据类型为 real：

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var circumference: real := 2 * pi * radius

五、Any 数据类型

any 是一种特殊的类型，它可以接受任何类型的值。

特性

首次赋值确定数据类型 ：当第一次为 any 变量赋值时，该变量的类型就确定了。
使用 forget 重置类型 ：调用 forget 后，变量恢复为未初始化状态，可以重新赋值为不同类型。

类型检查函数

SimTalk 提供了一系列类型检查函数，用于判断 any 变量当前的实际类型：

函数	检查类型
`isString(x)`	字符串
`isInteger(x)`	整数
`isReal(x)`	实数
`isLength(x)`	长度
`isSpeed(x)`	速度
`isAcceleration(x)`	加速度
`isTime(x)`	时间
`isDate(x)`	日期
`isDatetime(x)`	日期时间
`isWeight(x)`	重量
`isBoolean(x)`	布尔
`isObject(x)`	对象引用
`isList(x)`	列表
`isQueue(x)`	队列
`isStack(x)`	栈
`isTable(x)`	表格
`isJson(x)`	JSON
`isArray(x)`	数组

还可以使用 getSimTalkTypename 函数获取变量的类型名称字符串。

代码示例

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param arg: any
if isLength(arg)
    print "length = ", arg
end

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-- switch 示例
switch getSimTalkTypename(a)
case "integer"
    print "integer argument"
case "string"
    print "string argument"
end

六、Acceleration 数据类型

加速度（Acceleration）是一种带单位的实数类型。

属性	值
范围	-8.9e307 ≤ acceleration ≤ 8.9e307
基本单位	m/s²
支持单位后缀	`mps²`, `fps²`

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var a: acceleration := 9.81mps²
var b: acceleration := 32.2fps²

七、参数声明

使用 param 关键字声明 Method 的参数。

基本语法

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param minimum, maximum: real

可以声明多个不同类型的参数：

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param rpm: real, tool: string

引用传递（byref）

使用 byref 关键字实现引用传递，允许 Method 修改调用者传入的变量：

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param byref x: integer, byref y: real
x := x + 1
y := y * 2

集合类型参数

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param order: list, orders, deliveries: queue

八、默认参数

语法

参数可以在声明时指定默认值：

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param x: integer := 123

规则

默认值传播：有默认值的参数之后的所有参数都必须有默认值。
允许的默认值类型：

数据类型	允许的默认值
数字类型	数字常量
string	字符串常量
boolean	`true` / `false`
object	`void`
any	`void`
date / datetime	不能有默认值
array	`[]` 或 `{}`
byref 参数	不能有默认值

注意：object、table、list、stack、queue、any 只能以 void 为默认值。

代码示例

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param a: string,
    b, c: string := "",
    d: boolean := true
-- 可调用: Method("A")
-- 可调用: Method("A", "B", "C", false)

九、函数返回值

声明返回类型

使用 -> 声明 Method 的返回类型：

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-> real

也可以在 param 行中同时声明参数和返回值：

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param CustomerNo: integer -> string
param orders, deliveries: list, delivery_date: time -> table

赋值返回值

在函数体内，使用 result 关键字赋值返回值：

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result := "Hello"

提前退出

使用 return 语句可以提前退出函数：

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if input < 0 then
    result := -1
    return
end
result := sqrt(input)

完整示例：返回含增值税的价格列表

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param pricelist: queue, VAT: real -> list[real]
var i: integer
result.create
i := 1
while not pricelist.empty loop
    result[i] := pricelist.pop * (1 + VAT)
    i := i + 1
end

十、Money 和 RandTime（非 SimTalk 数据类型）

Money

Money 不是 SimTalk 数据类型，不能用于局部变量声明。
Money 仅用于全局变量 （Variable 对象）和自定义属性。
如果需要在局部变量中表示货币值，请使用 real 类型代替。

RandTime

RandTime 用于生成独立的随机时间数，它不是 SimTalk 数据类型。
主要用于仿真中的随机时间生成场景。