派生功能块FB中如何覆盖基类定义的结构体变量

IEC 61131-3标准的OOP实现不支持派生类覆写基类的同值类型成员变量，属性重写也要求返回值类型、参数列表和基类完全匹配，两种写法无法编译是语法规则限制导致的，可通过以下两种成熟方案实现需求：

这个方案改动量最小，完全兼容已经定义好的结构体继承体系：

• 把基类FB里的Data成员从值类型改为指向BaseModuleDataStruct的指针类型
• 派生类FB里声明ModuleWithExtraFunctionDataStruct类型的扩展数据成员，在FB_init初始化阶段把基类的Data指针指向派生类自己的扩展数据实例首地址
• 基类逻辑照常通过Data指针访问基础字段，派生类直接访问自己的扩展数据成员即可，配方映射直接绑定派生类的扩展数据实例地址

参考代码：

FUNCTION_BLOCK BaseModuleFB
VAR
     Data : POINTER TO BaseModuleDataStruct;
END_VAR


FUNCTION_BLOCK ModuleWithExtraFunctionFB EXTENDS BaseModuleFB
VAR
     ExtendedData : ModuleWithExtraFunctionDataStruct;
END_VAR

METHOD FB_init : BOOL
VAR_INPUT
    bInitRetains : BOOL;
    bInCopyCode : BOOL;
END_VAR
// 绑定指针到扩展结构体实例
Data := ADR(ExtendedData);

注意：继承得到的结构体内存布局前半段和基类结构体完全一致，基类通过Data指针访问position1这类基础字段不会出现内存偏移错误。派生类访问position2这类新增字段直接用ExtendedData.position2即可，不需要做指针强转，安全性更高。ExtendedData本身已经包含所有基类字段+新增字段，配方存储直接映射这块内存就能拿到全量参数，不需要拆分。

如果不想使用裸指针，可以用虚方法封装数据获取逻辑，类型安全性更高：

• 基类定义虚方法GetData，返回值为BaseModuleDataStruct类型的引用
• 派生类重写该方法，返回自身持有的扩展结构体实例的引用（因为扩展结构体继承自基类结构体，返回值类型兼容，可正常通过编译）
• FB内部所有参数访问逻辑统一调用GetData()获取结构体引用，不要直接操作底层数据成员

参考代码：

FUNCTION_BLOCK BaseModuleFB
VAR
     BaseData : BaseModuleDataStruct;
END_VAR
METHOD GetData : REFERENCE TO BaseModuleDataStruct
GetData REF= BaseData;


FUNCTION_BLOCK ModuleWithExtraFunctionFB EXTENDS BaseModuleFB
VAR
     ExtendedData : ModuleWithExtraFunctionDataStruct;
END_VAR
METHOD GetData : REFERENCE TO BaseModuleDataStruct
GetData REF= ExtendedData;

这个方案全程由编译器做类型校验，不存在裸指针越界风险，稳定性更好。基类逻辑不需要感知当前实例类型，调用GetData().position1就能拿到正确的参数值，派生类访问新增字段直接操作ExtendedData即可，配方同样直接映射ExtendedData内存块即可。

• 不要在派生类里单独定义类似ExtData的成员存新增参数：会导致基类逻辑无法统一读写参数，配方也要拆分多块存储，破坏多态一致性
• 不要在基类结构体里提前预留冗余字段存扩展参数：会造成内存浪费，不同派生类的同一段冗余字段含义不统一，后续维护成本极高

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Stefan Roelofs