# .stb 映像文件结构（V2，STATOR2）

编译产物 `.stb` 的**面向使用者**的结构说明。规范以 [`指令与映像.md`](指令与映像.md) 为准，本文给结构与示例。
真实 `line1.stb` 字节拆解在**阶段 5**（`line1` 推演重算，C5）补充；本文示例为概念性布局。

## 概览

- 魔数 `STSC`，**版本 `2`**，型号标识 `STATOR2`，全部整数小端
- 文件 = 头 + 七个段，段序：**常量表 → 函数表 → 字节码 → 槽表段 → 值段 → 元数据段 → SHA-256 尾**
- 段偏移记在头里，单调：`offset_const ≤ offset_funcs ≤ offset_code ≤ offset_slots ≤ offset_values ≤ 文件长度`

```
┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ 头（128 字节，偏移 0，含型号标识[32]）          │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ 常量表段  offset_const  .. offset_funcs          │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ 函数表段  offset_funcs  .. offset_code           │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ 字节码段  offset_code   .. offset_slots（16 对齐）│
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ 槽表段    offset_slots  .. offset_values         │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ 值段      offset_values .. offset_meta（或文件尾）│
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ 元数据段  offset_meta   （v1 = 0，空段）          │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ SHA-256 文件尾（32 字节，对文件尾之前全部内容）   │
└──────────────────────────────────────────────────┘
```

## 头（128 字节，16 对齐）

| 偏移 | 宽 | 字段 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 0 | 4 | 魔数 `STSC` | 不变（V1 沿用） |
| 4 | 4 | 版本 `2` | V1 = 1 |
| 8 | 4 | `cycle_limit` | 每周期指令数上限 |
| 12 | 4 | `dt_ms` | 周期时长（毫秒，定时器推进步长） |
| 16 | 8 | 工程哈希（FNV-1a 64） | 源文件路径排序后对内容计算 |
| 24 | 4 | 入口 `entry_fn_id` | MAIN 函数表行下标 |
| 28 | 4 | 全局槽数 `n_globals` | 槽表内全局块条目数 |
| 32/36/40 | 4×3 | `n_i` / `n_q` / `n_m` | **保留恒 0**（V1 遗产，兼容 + 将来语义） |
| 44 | 4 | 常量数 `n_consts` | 常量表条目数 |
| 48 | 4 | 函数数 `n_funcs` | 函数表行数 |
| 52/56/60 | 4×3 | `offset_const` / `offset_funcs` / `offset_code` | 段偏移 |
| 64 | 4 | `offset_slots` | 槽表段偏移 |
| 68 | 4 | `offset_values` | 值段偏移（**16 对齐**） |
| 72 | 32 | **型号标识**（定长 ASCII 含版本，补 `'\0'`） | `"STATOR2"`（name + version=2） |
| 104 | 4 | `n_slots` | 槽表条目数（= n_globals + FB 实例/结构体字段槽数） |
| 108 | 4 | `values_size` | 值段字节数 |
| 112 | 4 | `offset_meta` | 元数据段偏移（**v1 = 0** = 空段） |
| 116 | 4 | `max_stack` | 栈区字节数（编译期调用图最坏路径） |
| 120 | 8 | 预留 | 未来扩展 |

## 常量表段（`offset_const` 起）

一行 **8 字节**：`[value:u64]`（原始位模式，**无 tag**——类型由 LOADK 指令的 func 位段解释）。

- 按位模式去重（同值多类型复用：`5` 可被 func=INT 与 func=REAL 的 LOADK 引用）
- `const_id` = 行下标（u32，IMM 形态 imm32 字段）

## 函数表段（`offset_funcs` 起）

一行 12 字节：`[nregs:u32][code_offset:u32][code_len:u32]`

- **行下标即 `fn_id`**；`code_offset` 相对字节码段起点（**字节**）；`code_len` 为**字节数**（变长指令，字节单位）
- 入口 = 头 `entry_fn_id` 指向的行
- `nregs` = 本函数帧寄存器数（帧分配 = nregs×8 + 帧头 12B；max_stack 由编译期按调用图算）

## 字节码段（`offset_code` 起）

**变长指令 4/8/16/32B**，段起点 16 对齐。指令字：

```text
字节 0                    字节 1
[长度前缀+形态分区 | op]  [func:4 | 空:4]
```

- 形态（前缀直推）：`11`=RR、`10`=NONE、`011`=RRR、`010 000..101`=IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL、`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64、`0001`=预留
- 编码明细（位号/操作数区/uses_*）见 [`指令编码.md`](指令编码.md)、清单见 [`指令集清单.md`](指令集清单.md)
- 跳转偏移 off32 **字节单位，相对下一条**（目标 = 当前指令地址 + 指令长 + off）
- 调用约定：结果 r0、参数 r1..r7、变量与临时 r8 起；CALL/RET 复制 r0..r7 全宽

## 槽表段（`offset_slots` 起）

一行 **8 字节**：`[addr:u32][预留:u32]`（addr = 值段内字节偏移，指向变量/FB 实例起始）。

- **行下标即槽号**（slot u32）；`n_slots` 行
- 槽序：全局块（声明序，`n_globals` 个）→ FB 实例块（POU 收集序、实例声明序）

## 值段（`offset_values` 起）

**变宽紧凑布局**（对齐 1/2/4/8B，编译器保证；段起点 16 对齐）：

- 变量按类型占宽：BOOL 1B、INT 2B、DINT/REAL 4B、TIME/LREAL 8B…（func 宽度表）
- 变量初值、FB 实例字段初值（0）写于此；运行时拷入工作副本，文件只读
- 字段访问：`LOAD/STORE rd, slot, off32`——addr = 槽表[slot].addr + off（结构体/FB 共享体统一）

FB 实例布局（字段偏移/大小，对齐规则）见 [`指令集清单.md`](指令集清单.md) §8.1，例：

| FB | 布局（偏移） | 大小 |
|---|---|---|
| TON | in=0、pt=8、q=16、et=24 | 32B |
| CTU | cu=0、r=1、pv=2、q=4、cv=6 | 8B |
| DCTU | cu=0、r=1、pad 2..3、pv=4、q=8、pad 9..11、cv=12 | 16B |

## 元数据段（`offset_meta` 起）

v1 为空段（`offset_meta = 0`）。将来承载结构体/字符串/数组的类型描述表（字段表），schema 延后（U12）。

## SHA-256 文件尾（32 字节）

文件尾追加 32 字节 SHA-256：**对文件尾之前全部内容计算**。compiler 写侧与 vm 读侧**各自实现**一份。执行器校验不通过 → 直接拒绝。

## 读取校验链（vm 读侧）

1. **结构校验**：魔数/版本/头大小/段偏移单调且在 SHA 前/常量表·函数表尺寸一致/代码段 16 对齐/入口 fn_id 范围
2. **SHA-256**：完整性（防篡改）
3. **型号匹配**：头内 32 字节与 `"STATOR2"` 补零逐字节比对

任一不符 → `Machine::create` 拒绝，不创建机器。

## 与 sidecar / 执行器的关系

- `<name>.stb` + `<name>.runtime.toml`（sidecar：`[[io.input]]`/`[[io.output]]`，var → 槽号 → channel/bit）
- I/O 绑定**不进映像**；绑定粒度 `slot = 槽号`（指向槽表条目），channel/bit 语义不变
- executor 按 sidecar 采样 I / 写回 Q；`dt_ms`/`cycle_limit` 从映像头取；`max_stack` 供 VM 预分配栈区

## 用工具验证

- `ctest`：`isa_roundtrip`（编解码）、`vm_cycles`（型号/SHA 拒绝）、`machine_config`（V2 schema 强校验）
- `STCompiler x.stb --disasm --machine machine.toml`：显示 `model=STATOR2` 与 `sha=ok|BAD`
- 阶段 5 后：`xxd line1.stb` 对照本文逐段核对（C5 line1 推演重算）