講解一下LabVIEW中常見的變量

變量，有別于LabVIEW圖形化編程環(huán)境所倡導(dǎo)的數(shù)據(jù)流（連線）形式，看似簡單，其實(shí)在LabVIEW編程中是一個(gè)高級的話題。使用變量，如果理解不透，處理不好，輕則影響程序執(zhí)行效率，重則產(chǎn)生一些意想不到的后果。

這篇推送里我們講解一下LabVIEW中常見的變量，它們各自的作用范圍、使用方法和使用時(shí)的注意事項(xiàng)。相信你認(rèn)真看完后一定會有所收獲。

LabVIEW里常見的變量類型：局部變量、全局變量、移位寄存器、反饋節(jié)點(diǎn)。

1.局部變量Local Variable 局部變量作用范圍為當(dāng)前VI內(nèi)，必須在前面板上有對應(yīng)的控件。 在程序框圖里局部變量用一個(gè)帶小房子的圖標(biāo)表示。

創(chuàng)建/使用局部變量的方法：

1）程序框圖界面下從Structure分類里選擇Local Variable，放置到代碼框圖里，選擇需要關(guān)聯(lián)的控件。

2）選中前面板或程序框圖中的控件，右鍵彈出快捷菜單，選擇Create->Local Variable，移動鼠標(biāo)把創(chuàng)建的局部變量放置到需要的位置。

2.全局變量Global Variable

全局變量作用范圍為本地計(jì)算機(jī)，可在多個(gè)VI、多個(gè)LabVIEW設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序之間共享數(shù)據(jù)。 在程序框圖里全局變量用一個(gè)帶地球的圖標(biāo)表示，global variable。

創(chuàng)建/使用全局變量的方法：

1）程序框圖界面下從Structure分類里選擇Global Variable，放置到代碼框圖里，選擇需要關(guān)聯(lián)的控件。如果沒有可關(guān)聯(lián)控件，則雙擊全局變量打開全局變量前面板，在前面板上放好全局變量對應(yīng)的控件（完成了全局變量的創(chuàng)建）。

2）對于已經(jīng)創(chuàng)建好的全局變量，選擇保存全局變量的VI即可選擇調(diào)用。

不同于局部變量，全局變量需要一個(gè)單獨(dú)的VI保存。多個(gè)全局變量可以保存在一個(gè)VI中。

這個(gè)VI只有前面板（沒有程序框圖），用于保存全局變量對應(yīng)的控件。 我們設(shè)計(jì)兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的VI，一個(gè)給全局變量寫數(shù)據(jù)，另一個(gè)可以把全局變量的數(shù)據(jù)讀取出來。這就通過全局變量實(shí)現(xiàn)了在兩個(gè)小程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

3.移位寄存器Shift Register

移位寄存器用于循環(huán)結(jié)構(gòu)多次循環(huán)之間傳遞數(shù)據(jù)，將上一次循環(huán)更新的數(shù)據(jù)傳遞到下一次循環(huán)，在程序框圖中以上下兩個(gè)箭頭表示。

移位寄存器的作用范圍為所在循環(huán)結(jié)構(gòu)。 創(chuàng)建/使用移位寄存器的方法： 在循環(huán)結(jié)構(gòu)的邊框上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Add Shift Register就創(chuàng)建了一對移位寄存器，循環(huán)結(jié)構(gòu)的左右側(cè)各一個(gè)。

在左側(cè)移位寄存器放置一個(gè)數(shù)值常量/控件，為移位寄存器設(shè)定初始值，同時(shí)LabVIEW會根據(jù)輸入值的類型自動設(shè)定移位寄存器的數(shù)據(jù)類型。



例如下面這個(gè)代碼，通過移位寄存器實(shí)現(xiàn)N+(N-1)+(N-2)+...+2+1。

4.反饋節(jié)點(diǎn)Feedback Node

反饋節(jié)點(diǎn)保存上一次執(zhí)行更新的數(shù)據(jù)，可以用于循環(huán)結(jié)構(gòu)，也可以用于其它代碼。反饋節(jié)點(diǎn)作用范圍為當(dāng)前VI。 在程序框圖中反饋節(jié)點(diǎn)用下面這個(gè)圖標(biāo)表示，*那里的接線端用于給反饋節(jié)點(diǎn)設(shè)置初始值。與移位寄存器一樣，反饋節(jié)點(diǎn)通過初始值自動確定數(shù)據(jù)類型。

例如下面這個(gè)代碼，通過反饋節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)N+(N-1)+(N-2)+...+2+1。

反饋節(jié)點(diǎn)和移位寄存器的功能和本質(zhì)完全相同，但是反饋節(jié)點(diǎn)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、反饋節(jié)點(diǎn)有啟用輸入端，可以設(shè)置啟用條件。 2、反饋節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置延時(shí)次數(shù)，規(guī)定每多少次迭代反饋一次數(shù)據(jù)。 3、反饋節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于為所在VI創(chuàng)建了移位寄存器；而移位寄存器只是為所在循環(huán)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建。

5.使用注意事項(xiàng)

1）局部/全局變量必須有控件與之對應(yīng)；全局變量的控件需要保存在單獨(dú)的VI文件中。

2）無論哪種形式的變量，使用前都必須初始化。

3）必須考慮競爭對局部/全局變量的影響。

對局部變量來說，要處理好VI內(nèi)可能的并發(fā)訪問。

對全局變量來說，既要處理好VI內(nèi)可能的并發(fā)訪問，也要處理好多線程可能的并發(fā)訪問。

處理的基本方法就是要么避免并發(fā)訪問，設(shè)法改為順序訪問；要么使用信號量等同步機(jī)制。

4）考慮內(nèi)存使用量

每次對變量的讀取，LabVIEW都會創(chuàng)建內(nèi)存緩沖區(qū)保存讀取的數(shù)據(jù)。多次、不同位置、大容量數(shù)據(jù)在使用變量保存時(shí)，應(yīng)由其注意。

5）反饋節(jié)點(diǎn)初始化和未初始化差異 下面這個(gè)代碼，VI首次運(yùn)行時(shí)會初始化反饋節(jié)點(diǎn)。所以無論這個(gè)VI自身執(zhí)行多少次，N等于5的時(shí)候結(jié)果都是15。

下面這個(gè)代碼，反饋節(jié)點(diǎn)沒有進(jìn)行初始化。第一次執(zhí)行該VI，反饋節(jié)點(diǎn)使用數(shù)據(jù)類型默認(rèn)初始值0作為初始值，VI執(zhí)行完之后反饋節(jié)點(diǎn)的值為10，加上N（5）后作為本次VI執(zhí)行后的輸出值15。第二次執(zhí)行該VI，反饋節(jié)點(diǎn)使用上一次VI執(zhí)行后的反饋節(jié)點(diǎn)值10作為初始值，循環(huán)執(zhí)行完之后反饋節(jié)點(diǎn)的值為20，加上N（5）后作為第二次VI執(zhí)行后的輸出值25。

6）多次調(diào)用含有反饋節(jié)點(diǎn)的VI 注意這里說的是“多次調(diào)用”，不是含有反饋節(jié)點(diǎn)的VI自身多次執(zhí)行（Ctrl+R）。

上面這個(gè)VI，執(zhí)行一次后反饋節(jié)點(diǎn)等于10。這個(gè)10就作為下次該VI被調(diào)用時(shí)反饋節(jié)點(diǎn)的初始值。所以這個(gè)VI被調(diào)用兩次后，輸出的值為25，三次后輸出的值為35。

相比之下，Shift Register因?yàn)獒槍Φ氖撬谘h(huán)結(jié)構(gòu)，所以使用Shift Register就不存在這樣的問題。

7）嵌套循環(huán)中Shift Register和Feedback Node的不同

下面這個(gè)代碼，都是計(jì)算5+4+3+2+1，多次執(zhí)行后的終值卻是不一樣的。 使用ShiftRegister的，執(zhí)行三次后終值是15，和單次執(zhí)行一樣。因?yàn)镾hift Register作用范圍為所在循環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部For循環(huán)每次執(zhí)行前移位寄存器都被初始化為0，所以三次執(zhí)行后終值還是15。 使用Feedback Node的，執(zhí)行三次后終值是35（你是不是認(rèn)為應(yīng)該是15或者45？）。

因?yàn)镕eedback Node作用范圍為整個(gè)VI，前面說過相當(dāng)于為VI創(chuàng)建了移位寄存器。VI每次執(zhí)行時(shí)都使用上一次執(zhí)行后的反饋節(jié)點(diǎn)值作為初始值。所以執(zhí)行三次后，10+10+10+5 = 35。

8）如何改變6）和7）中反饋節(jié)點(diǎn)的“異常”表現(xiàn)

Feedback Node之所以會有上面講述的那些“異?！北憩F(xiàn)，主要是因?yàn)樗辉谑状螆?zhí)行VI時(shí)執(zhí)行初始化，之后多次調(diào)用都是使用同一塊內(nèi)存區(qū)域保存數(shù)據(jù)。我們改變Feedback Node所在VI的可重入執(zhí)行設(shè)置，讓其變?yōu)镻reallocated clone reentrant execution，這樣每次調(diào)用這個(gè)VI都使用的是不同的內(nèi)存，多次調(diào)用之間就不會再有影響（但是反饋節(jié)點(diǎn)在多次VI調(diào)用之間反饋數(shù)據(jù)的功能也丟失了）。

更改之后無論執(zhí)行多少次，結(jié)果都是15。

6.查看當(dāng)前VI全局/局部變量使用情況

Tools->Profile->VI Metrics，勾選Globals/locals。LabVIEW會自動統(tǒng)計(jì)當(dāng)前VI及其調(diào)用的子VI中全局/局部變量使用情況。

以上是一些關(guān)于局部變量、全局變量、Shift Register、Feedback Node的知識共享，希望能夠引起大家的思考。有些莫名其妙的Bug就是隱藏在對變量不透徹的理解和運(yùn)用中。感興趣的朋友可以去試一試，一定能夠?qū)σ院蟮拈_發(fā)工作有所幫助。

審核編輯：劉清