ForgeIEC通过一套全面的自动化测试进行保护。
每次提交在合并前都会通过117项单元测试进行验证，
这些测试覆盖了完整的IEC 61131-3 Structured Text语言规范、
所有标准功能块和多任务系统。
测试套件概览
| 套件 | 测试数 | 验证内容 |
|---|
| FStCompilerTest | 101 | 完整的ST语言规范 |
| FStLibraryTest | 8 | 全部132个标准块（FB + FC） |
| FCodeGeneratorThreadingTest | 8 | 多任务调度 + 无锁同步 |
| 总计 | 117 | 0个错误 |
1. ST语言规范（FStCompilerTest）
101项测试验证每个受支持的IEC 61131-3 Structured Text语言结构。
每项测试通过FStCompiler编译一个ST片段，并验证生成的C++代码。
1.1 赋值
| 测试 | ST代码 | 验证内容 |
|---|
assignSimple | a := 42; | 简单赋值 |
assignExpression | a := b + 1; | 表达式赋值 |
assignExternal | ExtVar := 10; | VAR_EXTERNAL访问 |
assignGvlQualified | GVL.ExtVar := 5; | 限定GVL路径 |
1.2 算术运算符
| 测试 | ST代码 | C运算符 |
|---|
arithmeticAdd | a := b + 1; | + |
arithmeticSub | a := b - 1; | - |
arithmeticMul | a := b * 2; | * |
arithmeticDiv | a := b / 2; | / |
arithmeticMod | a := b MOD 3; | % |
arithmeticPower | c := x ** 2.0; | EXPT() |
arithmeticNegate | a := -b; | -(...) |
arithmeticParentheses | a := (b + 1) * 2; | 括号 |
1.3 比较运算符
| 测试 | ST代码 | C运算符 |
|---|
compareEqual | flag := a = b; | == |
compareNotEqual | flag := a <> b; | != |
compareLess | flag := a < b; | < |
compareGreater | flag := a > b; | > |
compareLessEqual | flag := a <= b; | <= |
compareGreaterEqual | flag := a >= b; | >= |
1.4 布尔运算符
| 测试 | ST代码 | C运算符 |
|---|
boolAnd | flag := flag AND flag; | && |
boolOr | flag := flag OR flag; | || |
boolXor | flag := flag XOR flag; | ^ |
boolNot | flag := NOT flag; | ! |
1.5 字面量
| 测试 | ST代码 | 验证内容 |
|---|
literalInteger | a := 12345; | 整数 |
literalReal | c := 3.14; | 浮点数 |
literalBoolTrue | flag := TRUE; | 布尔值 |
literalBoolFalse | flag := FALSE; | 布尔值 |
literalString | text := 'hello'; | 字符串 |
literalTime | counter := T#500ms; | 时间常量 |
1.6 控制结构
IF / ELSIF / ELSE / END_IF
| 测试 | 验证内容 |
|---|
ifSimple | 简单条件 |
ifElse | If-Else分支 |
ifElsif | ELSIF多重分支 |
ifNested | 嵌套IF块 |
FOR / WHILE / REPEAT
| 测试 | 验证内容 |
|---|
forSimple | FOR idx := 0 TO 10 DO |
forWithBy | 带BY步长的FOR |
whileLoop | WHILE循环 |
repeatUntil | REPEAT/UNTIL循环 |
CASE
| 测试 | 验证内容 |
|---|
caseStatement | 带多个标签的CASE/OF + switch/case/break |
RETURN / EXIT
| 测试 | 验证内容 |
|---|
returnStatement | RETURN → goto __end |
exitStatement | FOR中的EXIT → break |
1.7 功能块（FB调用）
| 测试 | 验证内容 |
|---|
fbCallWithInputs | MyTon(IN := flag, PT := T#500ms); |
fbCallWithOutputAssign | MyTimer(IN := flag, Q => flag); — OUT =>赋值 |
1.8 数组访问
| 测试 | 验证内容 |
|---|
arrayReadSubscript | a := arr[3]; |
arrayWriteSubscript | arr[5] := 42; |
arrayComputedIndex | a := arr[idx + 1]; |
arrayInForLoop | FOR循环中的数组访问 |
1.9 类型转换
编译器识别XXX_TO_YYY模式并生成符合IEC标准的
C风格强制转换（(TYPE)value）。
| 测试 | ST代码 | 生成结果 |
|---|
typeConvIntToReal | INT_TO_REAL(a) | (REAL)a |
convRealToInt | REAL_TO_INT(c) | (INT)c |
convBoolToInt | BOOL_TO_INT(flag) | (INT)flag |
convIntToBool | INT_TO_BOOL(a) | (BOOL)a |
convDintToReal | DINT_TO_REAL(counter) | (REAL)counter |
convIntToDint | INT_TO_DINT(a) | (DINT)a |
1.10 结构体成员访问
| 测试 | 验证内容 |
|---|
structMemberAccess | pos.x := 42; → data__->pos.value.x |
1.11 跨任务变量（多任务）
| 测试 | 验证内容 |
|---|
crossPrimitiveGet | __GET_EXTERNAL_ATOMIC 用于无锁读取 |
crossPrimitiveSet | __SET_EXTERNAL_ATOMIC 用于无锁写入 |
crossStructuredGet | __snap_ 线程本地快照访问 |
crossStructuredMemberAccess | __snap_Struct.field 访问 |
1.12 标准功能块
每个IEC标准FB作为实例创建并调用：
| 测试 | FB类型 | 验证内容 |
|---|
fbTon | TON | 接通延时 |
fbTof | TOF | 断开延时 |
fbTp | TP | 脉冲定时器 |
fbCtu | CTU | 递增计数器 |
fbCtd | CTD | 递减计数器 |
fbRtrig | R_TRIG | 上升沿 |
fbFtrig | F_TRIG | 下降沿 |
fbRs | RS | 复位优先 |
fbSr | SR | 置位优先 |
1.13 标准函数
| 类别 | 测试数 | 函数 |
|---|
| 数学 | 12 | ABS, SQRT, SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN, EXP, LN, LOG, TRUNC |
| 选择 | 4 | SEL, LIMIT, MIN, MAX |
| 字符串 | 6 | LEN, LEFT, RIGHT, MID, CONCAT, FIND |
| 位移 | 4 | SHL, SHR, ROL, ROR |
| 类型转换 | 6 | INT_TO_REAL, REAL_TO_INT, BOOL_TO_INT, … |
1.14 边界情况
| 测试 | 验证内容 |
|---|
complexNestedExpression | 嵌套表达式 |
multipleStatementsOnSeparateLines | 多行程序 |
emptyBody | 空POU体 |
commentOnlyBody | 仅注释 |
caseInsensitiveKeywords | IF/if/If |
caseInsensitiveVariables | 大小写不敏感 |
2. 标准库（FStLibraryTest）
8项数据驱动测试自动验证标准库（standard_library.sql）中的
全部132个块。
2.1 功能块（13个FB）
| 测试 | 验证内容 |
|---|
fbSingleInstance | 每个FB可单独实例化和调用 |
fbDoubleInstance | 同一FB类型的两个实例同时使用 |
fbOutputRead | 调用后所有输出可读 |
覆盖的FB： SR, RS, R_TRIG, F_TRIG, CTU, CTD, CTUD, TON, TOF, TP,
RTC, SEMA, RampGen
2.2 函数（119个FC）
| 测试 | 验证内容 |
|---|
fcCall | 每个FC可使用正确参数调用（104个已测试） |
fcInExpression | FC返回值可在表达式中使用 |
覆盖的类别：
- 算术： ADD, SUB, MUL, DIV, MOD, EXPT, ABS
- 比较： EQ, NE, LT, GT, LE, GE
- 三角函数： SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN, ATAN2
- 对数： EXP, LN, LOG, SQRT
- 选择： SEL, MUX, LIMIT, MIN, MAX, MOVE, CLAMP
- 字符串： LEN, LEFT, RIGHT, MID, CONCAT, INSERT, DELETE, REPLACE, FIND
- 位移： SHL, SHR, ROL, ROR
- 类型转换： 60+转换函数（BOOL_TO_INT, INT_TO_REAL, …）
- ForgeIEC扩展： LERP, MAP_RANGE, HYPOT, DEG, RAD, IK_2Link,
CABS, CADD, CMUL, CSUB, CARG, CCONJ, CPOLAR, CRECT
3. 多任务（FCodeGeneratorThreadingTest）
8项测试按照设计规范（MT-spec, docs/design/multi-task-scheduler.md）
验证完整的多任务调度系统。
| 测试 | 验证内容 |
|---|
singleProgramDefaultTask | 无显式任务的单个PROGRAM → DefaultTask合成，无线程 |
twoProgramsTwoTasks | 两个任务 → RESOURCE0_start__、Legacy-Shim config_run__、两个任务线程 |
crossPrimitiveAtomicEmission | 共享INT变量 → std::atomic<> Location存储，体内__GET_EXTERNAL_ATOMIC |
crossStructuredDoubleBuffer | 共享STRUCT → __DBUF_[2] + thread_local __snap_ + 双缓冲区拷入/拷出 |
localVarNoSync | 仅在一个任务中的变量 → 普通__SET_EXTERNAL，无Atomic |
conflictTwoWriters | 两个任务写入同一变量 → 编译警告 |
singleProgramDefaultTask | 向后兼容：现有项目无需修改即可运行 |
多任务架构
Primary Task (Task 0) Secondary Tasks (1..N)
| |
| config_run__() | RESOURCE0_task_thread__()
| ├─ sync_in | ├─ dbuf_rd (copy-in)
| ├─ TASK0_body__() | ├─ TASKn_body__()
| └─ sync_out | └─ dbuf_wr (copy-out)
| |
| [在bufferLock下] | [lock-free]
同步机制：
- CrossPrimitive（BOOL, INT, REAL, …）：Location变量上的
std::atomic<T>，体代码中的__GET_EXTERNAL_ATOMIC / __SET_EXTERNAL_ATOMIC - CrossStructured（STRUCT, ARRAY, STRING）：带原子写入索引的双缓冲区
__DBUF_[2]，用于Set一致性的thread_local快照__snap_
质量保证
自动化验证
测试在每次构建时通过-DBUILD_TESTS=ON运行。
已准备好CI管道（Forgejo Actions）集成。
数据驱动测试
库测试（FStLibraryTest）直接从standard_library.sql读取块定义。
添加新块时会自动进行测试——无需手动创建测试用例。
完整性
测试套件覆盖了ForgeIEC所支持的完整IEC 61131-3 Structured Text
语言规范：
- 所有运算符（算术、比较、布尔、位移）
- 所有控制结构（IF, FOR, WHILE, REPEAT, CASE）
- 所有字面量类型（Integer, Real, Bool, String, Time）
- 所有标准FB和FC（132个块）
- 数组和结构体访问
- GVL限定变量
- 跨任务同步（Atomics + 双缓冲区）
- 类型转换（C强制转换生成）