Какие типы данных word

Уважаемые коллеги, мы рады предложить вам, разрабатываемый нами учебный курс по программированию ПЛК фирмы Beckhoff с применением среды автоматизации TwinCAT. Курс предназначен исключительно для самостоятельного изучения в ознакомительных целях. Перед любым применением изложенного материала в коммерческих целях просим связаться с нами. Текст из предложенных вам статей скопированный и размещенный в других источниках, должен содержать ссылку на наш сайт heaviside.ru. Вы можете связаться с нами по любым вопросам, в том числе создания для вас систем мониторинга и АСУ ТП.

---

Типы данных в языках стандарта МЭК 61131-3

Уважаемые коллеги, в этой статье мы будем рассматривать важнейшую для написания программ тему — типы данных. Чтобы читатели понимали, в чем отличие одних типов данных от других и зачем они вообще нужны, мы подробно разберем, каким образом данные представлены в процессоре. В следующем занятии будет большая практическая работа, выполняя которую, можно будет потренироваться объявлять переменные и на практике познакомится с особенностями выполнения математических операций с различными типами данных.

Простые типы данных

В прошлой статье мы научились записывать цифры в двоичной системе счисления. Именно такую систему счисления используют все компьютеры, микропроцессоры и прочая вычислительная техника. Теперь мы будем изучать типы данных.

Любая переменная, которую вы используете в своем коде, будь то показания датчиков, состояние выхода или выхода, состояние катушки или просто любая промежуточная величина, при выполнении программы будет хранится в оперативной памяти. Чтобы под каждую используемую переменную на этапе компиляции проекта была выделена оперативная память, мы объявляем переменные при написании программы. Компиляция, это перевод исходного кода, написанного программистом, в команды на языке ассемблера понятные процессору. Причем в зависимости от вида применяемого процессора один и тот же исходный код может транслироваться в разные ассемблерные команды (вспомним что ПЛК Beckhoff, как и персональные компьютеры работают на процессорах семейства x86).

Как помните, из статьи Знакомство с языком LD, при объявлении переменной необходимо указать, к какому типу данных будет принадлежать переменная. Как вы уже можете понять, число B0₁₆ будет занимать гораздо меньший объем памяти чем число 4 C4E5 01E7 7A90₁₆. Также одни и те же операции с разными типами данных будут транслироваться в разные ассемблерные команды. В TwinCAT используются следующие типы данных:

Биты

BOOL — это простейший тип данных, как уже было сказано, этот тип данных может принимать только два значения ​0 и 1. Так же в TwinCAT, как и в большинстве языков программирования, эти значения, наравне с 0 и 1, обозначаются как TRUE и FALSE и несут в себе количество информации, соответствующее одному биту. Минимальным объемом данных, который читается из памяти за один раз, является байт, то есть восемь бит. Поэтому, для оптимизации скорости доступа к данным, переменная типа BOOL занимает восемь бит памяти. Для хранения самой переменной используется нулевой бит, а биты с первого по седьмой заполнены нулями. Впрочем, на практике о таком нюансе приходится вспоминать достаточно редко.

BIT — то же самое, что и BOOL, но в памяти занимает 1 бит. Как можно догадаться, операции с этим типом данных медленнее чем с типом BOOL, но он занимает меньше места в памяти. Тип данных BIT отсутствует в стандарте МЭК 61131-3 и поддерживается исключительно в TwinCAT, поэтому стоит отдавать предпочтение типу BOOL, когда у вас нет явных поводов использовать тип BIT.

Целочисленные типы данных

BYTE — тип данных, по размеру соответствующий одному байту. Хоть с типом BYTE можно производить математические операции, но в первую очередь он предназначен для хранения набора из ​8 ​бит. Иногда в таком виде удобнее, чем побитно, передавать данные по цифровым интерфейсам, работать с входами выходами и так далее. С такими вопросами мы будем знакомится далее по мере изучения курса. В переменную типа BYTE ​можно записать числа из диапазона 0..255 (0..2⁸-1).

WORD — то же самое, что и BYTE, но размером ​16​ бит. В переменную типа WORD можно записать числа из диапазона 0..65 535​ ​(0..2¹⁶-1). Тип данных WORD переводится с английского как «слово». Давным-давно термином машинное слово называли группу бит, обрабатываемых вычислительной машиной за один раз. Была уместна фраза «Программа состоит из машинных слов.». Со временем этим термином перестали пользоваться в прямом его значении, и сейчас под термином «машинное слово» обычно подразумевается группа из 16​ бит.

DWORD — то же самое, что и BYTE, но размером 32 бит. В переменную типа DWORD можно записать числа из диапазона 0..4 294 967 295​​ ​(0..2³²-1). DWORD — это сокращение от double word, что переводится как двойное слово. Довольно часто буква «D» перед каким-либо типом данных значит, что этот тип данных в два раза длиннее, чем исходный.

LWORD — то же самое, что и BYTE, но размером 64 ;бит. В переменную типа LWORD можно записать числа из диапазона 0..18 446 744 073 709 551 615 (0..2⁶⁴-1). LWORD — это сокращение от long word, что переводится как длинное слово. Приставка «L» перед типом данных, как правило, означает что такой тип имеет длину 64 бита.

SINT — знаковый тип данных, длинной 8 бит. В переменную типа SINT можно записать числа из диапазона -128..127​​ ​(-2⁷..2⁷-1). В отличии от всех предыдущих типов данных этот тип данных предназначен для хранения именно чисел, а не набора бит. Слово знаковый в описании типа означает, что такой тип данных может хранить как положительные, так и отрицательные значения. Для хранения знака числа предназначен старший, в данном случае седьмой, разряд числа. Если старший разряд имеет значение 0, то число интерпретируется как положительное, если 1, то число интерпретируется как отрицательное. Приставка «S» означает short, что переводится с английского как короткий. Как вы догадались, SINT короткий вариант типа INT.

USINT — беззнаковый тип данных, длинной 8 бит. В переменную типа USINT можно записать числа из диапазона 0..255​​ ​(0..2⁸-1). Приставка «U» означает unsigned, переводится как беззнаковый.

Остальные целочисленные типы аналогичны уже описанным и отличаются только размером. Сведем все целочисленные типы в таблицу.

Тип данных	Нижний предел	Верхний предел	Занимаемая память
BYTE	0	255	8 бит
WORD	0	65 535	16 бит
DWORD	0	4 294 967 295	32 бит
LWORD	0	264-1	64 бит
SINT	-128	127	8 бит
USINT	0	255	8 бит
INT	-32 768	32 767	16 бит
UINT	0	65 535	16 бит
DINT	-2 147 483 648	2 147 483 647	32 бит
UDINT	0	4 294 967 295	32 бит
LINT	-263	-263-1	64 бит
ULINT	0	-264-1	64 бит

Выше мы рассматривали целочисленные типы данных, то есть такие типы данных, в которых отсутствует запятая. При совершении математических операций с целочисленными типами данных есть некоторые особенности:

• Округление при делении: округление всегда выполняется вниз. То есть дробная часть просто отбрасывается. Если делимое меньше делителя, то частное всегда будет равно нулю, например, 10/11 = 0.
• Переполнение: если к целочисленной переменной, например, SINT, имеющей значение 255, прибавить 1, переменная переполнится и примет значение 0. Если прибавить 2, переменная примет значение 1 и так далее. При операции 0 — 1 результатом будет 255. Это свойство очень схоже с устройством стрелочных часов. Если сейчас 2 часа, то 5 часов назад было 9 часов. Только шкала часов имеет пределы не 1..12, а 0..255. Иногда такое свойство может использоваться при написании программ, но как правило не стоит допускать переполнения переменных.

Подробно такие нюансы разбираются в пособиях по дискретной математике. Мы на них пока что останавливаться не будем, но о приведенных двух особенностях не стоит забывать при написании программ.

Можно встретить упоминания о данных с фиксированной запятой, это такие данные, в которых количество знаков после запятой строго фиксировано. В TwinCAT типы данных с фиксированной запятой отсутствуют в чистом виде. TwinCAT поддерживает типы данных с плавающей запятой, то есть количество знаков до и после запятой может быть любым в пределах поддерживаемого диапазона.

Типы данных с плавающей запятой

REAL — тип данных с плавающей запятой длинной 32 бита. В переменную типа REAL можно записать числа из диапазона -3.402 82*10³⁸..3.402 82*10³⁸​​.

LREAL — тип данных с плавающей запятой длинной 64 бита. В переменную типа LREAL можно записать числа из диапазона -1.797 693 134 862 315 8*10³⁰⁸..1.797 693 134 862 315 8*10³⁰⁸​​.

При присваивании значения типам REAL и LREAL присваиваемое значение должно содержать целую часть, разделительную точку и дробную часть, например, 7.4 или 560.0.

Так же при записи значения типа REAL и LREAL использовать экспоненциальную (научную) форму. Примером экспоненциальной формы записи будет Me+P, в этом примере

• M называется мантиссой.
• e называется экспонентой (от англ. «exponent»), означающая «·10^» («…умножить на десять в степени…»),
• P называется порядком.

Примерами такой формы записи будет:

• 1.64e+3 расшифровывается как 1.64e+3 = 1.64*10³ = 1640.
• 9.764e+5 расшифровывается как 9.764e+5 = 9.764*10⁵ = 976400.
• 0.3694e+2 расшифровывается как 0.3694e+2 = 0.3694*10² = 36.94.

Еще один способ записи присваиваемого значения переменной типа REAL и LREAL, это добавить к числу префикс REAL#, например, REAL#7.4 или REAL#560. В таком случае можно не указывать дробную часть.

Старший, 31-й бит переменной типа REAL представляет собой знак. Следующие восемь бит, с 30-го по 23-й отведены под экспоненту. Оставшиеся 23 бита, с 22-го по 0-й используются для записи мантиссы.

В переменной типа LREAL старший, 63-й бит также используется для записи знака. В следующие 11 бит, с 62 по 52-й, записана экспонента. Оставшиеся 52 бита, с 51-го по 0-й, используются для записи мантиссы.

При записи числа с большим количеством значащих цифр в переменные типа REAL и LREAL производится округление. Необходимо не забывать об этом в расчетах, к которым предъявляются строгие требования по точности. Еще одна особенность, вытекающая из прошлой, если вы хотите сравнить два числа типа REAL или LREAL, прямое сравнение мало применимо, так как если в результате округления числа отличаются хоть на малую долю результат сравнения будет FALSE. Чтобы выполнить сравнение более корректно, можно вычесть одно число из другого, а потом оценить больше или меньше модуль получившегося результата вычитания, чем наибольшая допустимая разность. Поведение системы при переполнении переменных с плавающей запятой не определенно стандартом МЭК 61131-3, допускать его не стоит.

Строковые типы данных

STRING — тип данных для хранения символов. Каждый символ в переменной типа STRING хранится в 1 байте, в кодировке Windows-1252, это значит, что переменные такого типа поддерживают только латинские символы. При объявлении переменной количество символов в переменной указывается в круглых или квадратных скобках. Если размер не указан, при объявлении по умолчанию он равен 80 символам. Для данных типа STRING количество содержащихся в переменной символов не ограниченно, но функции для обработки строк могут принять до 255 символов.

Объем памяти, необходимый для переменной STRING, всегда составляет 1 байт на символ +1 дополнительный байт, например, переменная объявленная как «STRING [80]» будет занимать 81 байт. Для присвоения константного значения переменной типа STRING присваемый текст необходимо заключить в одинарные кавычки.

Пример объявления строки на 35 символов:

sVar : STRING(35) := 'This is a String'; (*Пример объявления переменной типа STRING*)



  


                       
  

WSTRING — этот тип данных схож с типом STRING, но использует по 2 байта на символ и кодировку Unicode. Это значит что переменные типа WSTRING поддерживают символы кириллицы. Для присвоения константного значения переменной типа WSTRING присваемый текст необходимо заключить в двойные кавычки.

Пример объявления переменной типа WSTRING:

wsVar : WSTRING := "This is a WString"; (*Пример объявления переменной типа WSTRING*)

Если значение, присваиваемое переменной STRING или WSTRING, содержит знак доллара ($), следующие два символа интерпретируются как шестнадцатеричный код в соответствии с кодировкой Windows-1252. Код также соответствует кодировке ASCII.

Код со знаком доллара	Его значение в переменной
$<восьмибитное число>	Восьмибитное число интерпретируется как символ в кодировке ISO / IEC 8859-1
‘$41’	A
‘$9A’	©
‘$40’	@
‘$0D’, ‘$R’, ‘$r’	Разрыв строки
‘$0A’, ‘$L’, ‘$l’, ‘$N’, ‘$n’	Новая строка
‘$P’, ‘$p’	Конец страницы
‘$T’, ‘$t’	Табуляция
‘$$’	Знак доллара
‘$’ ‘	Одиночная кавычка

Такое разнообразие кодировок связанно с тем, что у всех из них первые 128 символов соответствуют кодовой таблице ASCII, но в статье для каждого случая кодировка указывалась так же, как она указана в infosys.

Пример:

VAR CONSTANT 
	sConstA  : STRING :='Hello world';
	sConstB  : STRING :='Hello world $21';   (*Пример объявления переменной типа STRING с спец символом*)
END_VAR



  


                       
  

Типы данных времени

TIME — тип данных, предназначенный для хранения временных промежутков. Размер типа данных 32 бита. Этот тип данных интерпретируется в TwinCAT, как переменная типа DWORD, содержащая время в миллисекундах. Нижний допустимый предел 0 (0 мс), верхний предел 4 294 967 295 (49 дней, 17 часов, 2 минуты, 47 секунд, 295 миллисекунд). Для записи значений в переменные типа TIME используется префикс T# и суффиксы d: дни, h: часы, m: минуты, s: секунды, ms: миллисекунды, которые должны располагаться в порядке убывания.

Примеры корректного присваивания значения переменной типа TIME:

TIME1 : TIME := T#14ms;
TIME1 : TIME := T#100s12ms; // Допускается переполнение в старшем отрезке времени.
TIME1 : TIME := t#12h34m15s;

Примеры некорректного присваивания значения переменной типа TIME, при компиляции будет выдана ошибка:

TIME1 : TIME := t#5m68s;   // Переполнение не в старшем отрезке времени недопустимо
TIME1 : TIME := 15ms;   // Пропущен префикс T#
TIME1 : TIME := t#4ms13d;   // Не соблюден порядок записи временных отрезок

LTIME — тип данных аналогичен TIME, но его размер составляет 64 бита, а временные отрезки хранятся в наносекундах. Нижний допустимый предел 0, верхний предел 213 503 дней, 23 часов, 34 минуты, 33 секунд, 709 миллисекунд, 551 микросекунд и 615 наносекунд. Для записи значений в переменные типа LTIME используется префикс LTIME#. Помимо суффиксов, используемых для записи типа TIME для LTIME, используются µs: микросекунды и ns: наносекунды.

Пример:

LTIME1 : LTIME := LTIME#1000d15h23m12s34ms2us44ns; (*Пример объявления переменной типа LTIME*)

TIME_OF_DAY (TOD) — тип данных для записи времени суток. Имеет размер 32 бита. Нижнее допустимое значение 0, верхнее допустимое значение 23 часа, 59 минут, 59 секунд, 999 миллисекунд. Для записи значений в переменные типа TOD используется префикс TIME_OF_DAY# или TOD#, значение записывается в виде <часы : минуты : секунды> . В остальном этот тип данных аналогичен типу TIME.

Пример:

TIME_OF_DAY#15:36:30.123
tod#00:00:00

Date — тип данных для записи даты. Имеет размер 32 бита. Нижнее допустимое значение 0 (01.01.1970), верхнее допустимое значение 4 294 967 295  (7 февраля 2106), да, здесь присутствует возможный компьютерный апокалипсис, но учитывая запас по верхнему пределу, эта проблема не слишком актуальна. Для записи значений в переменные типа TOD используется префикс DATE# или D#, значение записывается в виде <год — месяц — дата>. В остальном этот тип данных аналогичен типу TIME.

DATE#1996-05-06
d#1972-03-29

DATE_AND_TIME (DT) — тип данных для записи даты и времени. Имеет размер 32 бита. Нижнее допустимое значение 0 (01.01.1970), верхнее допустимое значение 4 294 967 295 (7 февраля 2106, 6:28:15). Для записи значений в переменные типа DT используется префикс DATE_AND_TIME # или DT#, значение записывается в виде <год — месяц — дата — час : минута : секунда>. В остальном этот тип данных аналогичен типу TIME.

DATE_AND_TIME#1996-05-06-15:36:30
dt#1972-03-29-00:00:00

На этом раз мы заканчиваем рассмотрение типов данных. Сейчас мы разобрали не все типы данных, остальные можно найти в infosys по пути TwinCAT 3 → TE1000 XAE → PLC → Reference Programming → Data types.

Следующая статья будет целиком состоять из практической работы, мы напишем калькулятор на языке LD.

---

stesl писал(а): ↑23 мар 2021, 10:37
Тип Word — это целочисленный беззнаковый тип данных, в два байта. Диапазон 0-65535. Используется везде, где оказывается нужным.

Не путайте Word с UInt (unsigned integer16), он не относится к целочисленным, так как не кодирует числовые значения и не совместим с математическими операциями.
Потому что:

Sergy6661 писал(а): ↑23 мар 2021, 12:54
Вот для упаковки-распаковки битовых переменных и используется в основном.

Но не в основном, а только для этого. Если конечно в конкретном ПЛК не срабатывает неявное преобразование, из-за которого кажется, что Word — это целое число.

Отправлено спустя 21 минуту 7 секунд:
Не, иначе объясню:
Word — это когда ты в 16 бит записал 16 булевых значений, каждый из которых что-то значит в смысле true/false. Например, при управлении сервоприводом или частотником.
Int16, UInt16 — это числа, отдельные биты не представляют интереса (хотя бывают редкие исключения).
Математические операции умеют работать с числами, то есть Add(), Sub(), Mul(), Div() работают с Int16/UInt16, а с Word работает подозрительно, подсвечивает типа «глянь, что за дрянь ты задумал?», но воспринимает как число 0-65535. Извините, правда, зачем вы складываете слово управления частотника с числом -85?
Зато сдвиговые операции и операции со словами типа ANDW(), ORW(), NOT(W), XORW() работают именно со словами и подозрительно с целыми числами.

Это разные типы данных, хотя все они 16 бит.

При описании переменной необходимо указать ее тип. Тип переменной описывает набор значений, которые она может принимать, и действия, которые могут быть над ней выполнены. Описание типа определяет идентификатор, который обозначает тип.

Простые типы делятся на стандартные (порядковые) и перечисляемые (ограниченные).

Стандартные типы

Турбо-Паскаль имеет четыре встроенных стандартных типа: integer (целое), real (вещественное), boolean (логический) и char (символьный).

Целочисленный тип (integer)

В Турбо-Паскале имеется пять встроенных целочисленных типов: shortint (короткое целое), integer (целое), longint (длинное целое), byte (длиной в байт) и word (длиной в слово). Каждый тип обозначает определенное подмножество целых чисел, как это показано в следующей Таблице.

Встроенные целочисленные типы.

Тип	Диапазон	Формат
shortint	-128 ..+127	8 битов со знаком
integer	-32768 .. 32767	16 битов со знаком
longint	-2147483648 +2147483647	32 бита со знаком
byte	0 .. 255	8 битов без знака
word	0 .. 65535	16 битов без знака

Арифметические действия над операндами целочисленного типа осуществляются в соответствии со следующими правилами:

1. Тип целой константы представляет собой встроенный целочисленный тип с наименьшим диапазоном, включающим значение этой целой константы.
2. В случае бинарной операции (операции, использующей два операнда), оба операнда преобразуются к их общему типу перед тем, как над ними совершается действие. Общим типом является встроенный целочисленный тип с наименьшим диапазоном, включающим все возможные значения обоих типов. Например, общим типом для целого и целого длиной в байт является целое, а общим типом для целого и целого длиной в слово является длинное целое. Действие выполняется в соответствии с точностью общего типа и типом результата является общий тип.
3. Выражение справа в операторе присваивания вычисляется независимо от размера переменной слева.

Операции совершаемые над целыми числами:

“+” — сложение

“-“ — вычитание

“*” — умножение

SQR — возведение в квадрат

DIV — после деления отбрасывает дробную часть

MOD — получение целого остатка после деления

ABS — модуль числа

RANDOM(X)-получение случайного числа от 0 до Х

Пример:

а:=100; 
b:=60;
a DIV b результат - 1
а MOD b результат - 40

Описываются переменные целого типа следующим образом:

var список переменных: тип;

Например: var а,р,n:integer;

Вещественный тип(real)

К вещественному типу относится подмножество вещественных чисел, которые могут быть представлены в формате с плавающей запятой с фиксированным числом цифр. Запись значения в формате с плавающей запятой обычно включает три значения — m, b и e — таким образом, что m*b^е, где b всегда равен 10, а m и e являются целочисленными значениями в диапазоне вещественного типа. Эти значения m и e далее определяют диапазон и точность вещественного типа.

Имеется пять видов вещественных типов: real, singlе, duble, exnende, comp. Вещественные типы различаются диапазоном и точностью связанных с ними значений

Диапазон и десятичные цифры для вещественных типов

Тип	Диапазон	Цифры
Real Single Duble Extende comp	2.9×10Е-39 до 1.7×10Е 38 1.5×10Е-45 до 3.4×10Е 38 5.0×10Е-324 до 1.7×10Е 308 3.4×10Е-493 до 1.1×10Е 403 -2Е 63 до 2Е 63	от 11 до 12 от 7 до 8 от 15 до 16 от 19 до 20 от 19 до 20

Операции совершаемые над вещественными числами:

• Все операции допустимые для целых чисел.
• SQRT(x)-корень квадратный из числа х.
• SIN(X), COS(X), ARCTAN(X).
• LN(X)-натуральный логарифм.
• EXP(X)-экспонента Х (е^х).
• EXP(X*LN(A))-возведение в степень (А^х).
• Функции преобразования типов:
  • TRUNC(X)-отбрасывает дробную часть;
  • ROUND(X)-округление.
• Некоторые правила арифметических операций:
  • Если в арифметическом действии встречаются числа типа real и integer, то результат будет иметь тип real.
  • Все составные части выражения записываются в одну строку.
  • Используются только круглые скобки.
  • Нельзя подряд ставить два арифметических знака.

Описываются переменные вещественного типа следующим образом:

var список переменных: тип;

Например:

var d,g,k:real;

Символьный тип(char)

K типу char относится любой символ заключенный в апострофы. Для представления апострофа как символьную переменную, надо заключить его в апостроф:’’’’.

Каждый символ имеет свой код и номер. Порядковые номера цифр 0,1..9 упорядочены по возрастанию. Порядковые номера букв также упорядочены по возрастанию, но не обязательно следуют друг за другом.

К символьным данным применимы знаки сравнения:

> , < , >=, <=, <> .

Например: ‘A’ < ‘W’

Функции, которые применимы к символьным переменным:

1. ORD(X) — определяет порядковый номер символа Х.

   Пример:

   ord(‘a’)=97;

2. CHR(X) — определяет символ по номеру.

   Пример:

   chr(97)=’a’;

3. PRED(X) — выдает символ, стоящий перед символом Х.

   Пример:

   pred(‘B’)=’A’;

4. SUCC(X) — выдает символ, следующий после символа Х.

   Пример:

   succ(‘A’)=’B’;

Перечислимый тип

Перечислимый тип данных назван так потому, что задается в виде перечисления констант в строго определенном порядке и в строго определенном количестве. Перечислимый тип состоит из списка констант. Переменные этого типа могут принимать значение любой из этих констант. Описание перечислимого типа имеет вид:

Type <имя типа>=(список констант);
Var <имя переменной>:<имя типа>;
 

где <список констант> — это особый вид констант, задаваемых через запятую и имеющих свой порядковый номер, начиная с 0.

Например:

type
направление=(север, юг, запад, восток);
месяц=(июнь,июль,август,январь);
емкость=(ведро,бочка,канистра,бак);
var
поворот:направление;
отъезд:месяц;
объем:емкость;
 

или так:

var
поворот:(свер, юг, запад, восток);
отъезд:(июнь, июль, август, январь);
объем:(ведро, бочка, канистра, бак);
 

Можно выполнить такие операторы присваивания:

поворот:=юг;
отъезд:=август;
объем:=бак;

но нельзя выполнять смешанные присваивания:

отъезд:=юг;
объем:=август;
 

К переменным перечислимого типа применимы следующие функции:

1. ORD — порядковый номер

2. PRED — предшествующий элемент

3. SUCC — последующий элемент.

Пример:

PRED(бочка)=ведро; 
SUCC(юг)=запад; 
ORD(июль)=1;
 

Переменные перечислимого типа можно сравнить, так как они упорядочены и пронумерованы. Так выражения: север < юг, июнь < январь имеют значения TRUE, а юг>запад и бак<бочка значение FАLSE.

Ограниченный тип

Если переменная принимает не все значения своего типа, а только в некотором диапазоне, то ее можно рассматривать как переменную ограниченного типа. Каждый ограниченный тип задается путем накладывания ограничения на базовые типы.

Описывается так:

TYPE <имя типа>=константа1..константа2

При этом должны выполняться следующие правила:

1. Обе ограниченные константы должны быть одного типа.
2. В качестве базового типа можно использовать любой простой тип, кроме действительного(real).
3. Начальные значение при определении ограниченного типа не должно быть больше конечного значения.

Пример:

type index=0..63;
letter=’a’..’z’; var char1,char2:letter;
a,g:index;

Можно описывать сразу в разделе описания переменных:

var a,g:0..63;
char1,char2:’a’..’z’.

2.1.1 Модель документа Microsoft Word

Огромное количество электронных версий учебно-методических мате­риалов в образовательных учреждениях России представлено в формате Mi­crosoft Word. Это объясняется широкой популярностью приложений Micro­soft Office среди пользователей и простотой освоения и использования дан­ного программного продукта. Поэтому весьма актуальной является задача автоматизации процесса конвертирования образовательного контента из представления Microsoft Word в формат Moodle.

Документ Microsoft Word представляет собой специализированное СОМ-ориентированное хранилище данных — структурированное хранилище (Structured Storage), организованное по иерархическому принципу. Документ может содержать различные типы данных: структурированный текст, графи­ку, математические выражения, организационные диаграммы и т.д.

Концепция структурированного хранилища является составной частью современной парадигмы программирования на основе модели компонентных объектов (Component Object Model — COM). По сути, структурированное хра­нилище — это технология объединения в одной логической единице хранения данных (файле) объектов с различной природой и свойствами. Технология СОМ предлагает стандартную реализацию концепции структурированного хранилища в виде составного файла (Compound File): файловая система внутри файла. СОМ-хранилище представляет собой иерархическую структу­ру коллекций объектов двух типов: хранилищ (Storage) и потоков (Stream), которым в традиционной файловой системе соответствуют каталоги и файлы. Данный подход позволяет существенно снизить издержки хранения в од­ном файле объектов различной природы.

Объект-хранилище, аналогично каталогу файловой системы, может со­держать потоки и другие хранилища. Фактически это означает, что хранили­ще содержит записи с информацией о местоположении, размере и других свойствах размещенных в нем объектов-потоков и других хранилищ. Объект-поток является последовательностью байтов, интерпретация которых, как и для обычного файла, зависит от типа потока (файла). Составной файл обяза­тельно должен содержать корневое хранилище (Root Storage), которое, в свою очередь содержит как минимум один объект-поток, представляющий данные о самом хранилище (Native Stream), рис. 5. Кроме этого, корневое хранилище содержит имя составного файла в нотации файловой системы, к которой он принадлежит.

  

Каждый объект документа в составном файле представлен отдельным хранилищем, которое может содержать:

• один или несколько объектов-потоков, соответствующих экземпля­рам данного объекта;
• другие объекты-хранилища, представляющие встроенные в негообъекты (Inline Storage), и т.д.

Таким образом, глубина вложенности объектов в хранилище теорети­чески не ограничена, документ может быть сколь угодно сложным.

В общем случае технология СОМ предоставляет набор средств уровня API для работы с произвольными структурированными хранилищами. Так, объекты-хранилища и объекты-потоки поддерживают стандартный набор ин­терфейсов:

• IRootStorage — связывает хранилище с содержащим его файлом;
• IStorage — содержит методы для создания, открытия, модификации,перемещения, копирования, переименования, удаления объектовхранилища;
• IStream — поддерживает операции с потоком, аналогичные файло­вым операциям в файловой системе: чтение, запись, управлениеуказателем и т.д.;
• ILockBytes — реализует байтовый буфер для работы с носителямиданных;
• IPersist — идентификация объектов на уровне операционной систе­мы;
• IPersistStorage — поддержка иерархической структуры хранилища;
• IPersistStream — реализует сериализацию объектов хранилища;
• IPersistFile — доступ к объектам, содержащимся в других файлах.Кроме этого, имеется Structured Storage API, содержащий следующие

основные группы функций:

• функции-ярлыки, выполняющие пакетные вызова других API-функций и интерфейсных методов для решения стандартных задач;
• функции доступа к реализации структурированного хранилища исоставному файлу;
• функции конвертирования и эмуляции объектов, которые дают воз­можность OLE-серверу работать с объектами, созданными другимсервером;
• функции конвертирования объектов формата OLE 1 в структуриро­ванное хранилище.

Конкретные реализации СОМ-приложений, использующие структури­рованные хранилища, как правило, имеют собственные библиотеки объек­тов-оберток API-интерфейса. Так, Microsoft Word предоставляет в распоря­жение прикладных программ сотни объектов. Отношения наследования и аг­регации объединяют эти объекты в иерархическую структуру — объектную модель Microsoft Word.

На рис. 6 представлен концептуальный уровень объектной модели Microsoft Word, который включает в себя шесть базовых объектов: 

Рис. 6. Объектная модель Microsoft Word

• Application;
• Document;
• Selection;
• Rang e;
• Bookmark.

К особенностям модели в первую очередь относится наличие множест­венных перекрытий. Так, Document и Selection являются компонентами объ­екта Application, однако Document так же является свойством объекта Selec­tion. Среди свойств Document и Selection имеются объекты Bookmark и Range. Перекрытия обеспечивают множественный доступ к объектам модели. На­пример, операция форматирования применима к объекту Range, который может быть определен как текущее выделение (Selection), абзац, раздел либо документ целиком.

Объект Application представляет приложение Microsoft Word и содер­жит все остальные объекты модели. Свойства и методы Application дают воз­можность полностью контролировать среду приложения Word.

Базовым компонентом, обеспечивающим доступ и манипулирование документами, является объект Document. В пространстве имен сборки Office Primary Interop для операционной среды .NET этот объект имеет вид:

Microsoft.Office.Interop.Word.Document

Объект Document содержит непосредственно данные документа (текст, графику и т.д.), сведения о структуре и форматировании документа. Струк­турные компоненты документа (абзацы, разделы, страницы, колонтитулы, стили и т.д.) представлены коллекциями экземпляров соответствующих свойств объекта. При создании нового или загрузке существующего доку­мента Word создает новый экземпляр объекта Document и помещает его в коллекцию Documents объекта Application. Коллекция поддерживает указатель активного документа, который всегда представлен значением свойства ActiveDocument объекта Application.

Объект Selection представляет текущую выделенную область документа. Все операции форматирования документа применяются к текущему экземпля­ру объекта Selection. Экземпляр Selection существует всегда: если в документе отсутствует выделение, то он представляет текущую позицию ввода.

Объект Range представляет непрерывную область документа, опреде­ленную начальным и конечным символами. Он характеризуется следующими свойствами:

• Range может представлять текущую позицию ввода, непрерывнуюобласть текста или документ целиком;
• Range включает управляющие символы — отступы, табуляции, раз­рывы срок, границы абзацев и т.д.;
• Range может представлять текущее выделение или другой участокдокумента;
• участок документа, представляемый объектом Range не выделяетсявизуально;
• если новый текст вводится в конец диапазона, представленного объ­ектом Range, то он включается в состав объекта;
• объекты Range не сохраняются вместе с документом.Возможно определение нескольких экземпляров объекта Range в одном и том же документе.

Объект Bookmark, аналогично Range, представляет непрерывную об­ласть документа и может использоваться как контейнер для текста. В отли­чии от Range, объекты Bookmark:

• именуются;
• сохраняются вместе с документом;
• могут быть видимыми — свойство ShowBookmarks = True объектаView.

В общем случае документ Microsoft Word является сложной композит­ной структурой, содержащей различные типы данных. Для извлечения дан­ных из конкретного документа необходимо произвести его синтаксический анализ — парсинг (Parsing): определить типы хранящихся данных (текст, гра­фика, таблицы, OLE-объекты) и выявить структуру документа.

Решение задач парсинга и извлечения контента из документа Microsoft Word связано, в основном, с использованием свойств и методов объекта Document. Имеет смысл построить модель документа, ориентированную на решение данного типа задач: среди порядка сотни свойств и методов объекта Document выявим необходимые для достижения поставленной цели и опре­делим порядок их использования.

Основными типами данных документа Microsoft Word являются: текст, графика и таблицы. Таким образом, задача структурного анализа документа разделяется на три подзадачи:

Range является свойством объекта Paragraph. Текстовое содержание абзаца доступно через свойство Range.Text объекта Range. Общая модель парсинга текста документа Microsoft Word представлена на рис. 7.

Объект Range представляет собой базовый компонент модели струк­турного анализа документа (рис. 8).

Range предоставляет доступ ко всем основным типам данных докумен­та. Среди его свойств — коллекции абзацев (Paragraphs), графических изо­бражений (InlineShapes, ShapeRange), таблиц (Tables), рамок (Frames).

Объекты-таблицы (Table) содержатся в коллекции Tables и имеют структуру, представленную на рис. 9. Данные таблицы располагаются в ячей­ках — объектах Cell, объединенных в коллекции Cells. Имеется несколько ва­риантов получения доступа к экземплярам коллекций:

• коллекция ячеек таблицы является свойством её объекта Range;
• коллекция ячеек строки — свойство объекта Row из коллекции Rows;
• коллекция ячеек столбца — свойство объекта Colum n из коллекции
  Columns;

Можно получить прямой доступ к ячейке с помощью метода объекта-таблицы Table.Cell(Row, Column), который возвращает заданный объект Cell.

На примере таблиц проявляется важное свойство, необходимое для четкого понимания модели документа Microsoft Word — рекурсивный харак­тер структуры документа. Свойство Range объекта-ячейки Cell может, в свою очередь, содержать коллекции таблиц, графики и абзацев (рис. 9). Это дает основания для применения рекурсивных алгоритмов анализа структуры до­кумента.

Графические данные документа Microsoft Word могут содержаться в двух типах объектов: Shape и InlineShape. InlineShape представляет графиче­ский объект в текстовом слое документа (рисунок, OLE-объект, ActiveX-элемент). Shape — это графический объект в слое рисования документа или так называемом полотне (Canvas). Данный объект характеризуется параметрами обтекания текстом и имеет привязку (Anchor) к абзацу или диапазону. Модель парсинга графических объектов документа представлена на рис. 10.

Графические объекты текстового слоя составляют коллекцию Inline-Shapes объекта-диапазона, графические объекты полотна — коллекцию ShapeRange. Кроме этого, графику могут содержать объекты-рамки (Frame) из контейнера Frames.

  

Доступ к графическим объектам рамки осуществляется по той же схеме через его свойство Range. Следует отметить, что содержимое объекта-рамки можно скопировать в буфер обмена Windows.