LabVIEW代碼中常見(jiàn)的錯(cuò)誤

發(fā)現(xiàn)了程序的問(wèn)題再回頭去調(diào)試，在查找程序錯(cuò)誤時(shí)就不可避免地要花大量時(shí)間。要調(diào)高開(kāi)發(fā)效率，最好是在編寫代碼時(shí)就避免一些常見(jiàn)的低級(jí)錯(cuò)誤，這樣可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。
有些編程錯(cuò)誤差不多是每個(gè) LabVIEW 程序員都曾遇到過(guò)的。在編寫相關(guān)代碼的時(shí)候，對(duì)這些問(wèn)題多留心一下，就可以大大減少調(diào)試時(shí)間。

圖1：數(shù)值溢出錯(cuò)誤

圖1 中的 VI 只做了一個(gè)簡(jiǎn)單乘法 300*300 ，不加思索就應(yīng)該知道答案是 90000，但程序中乘法節(jié)點(diǎn)給出的結(jié)果卻是 24464。乘法節(jié)點(diǎn)是不會(huì)錯(cuò)的，錯(cuò)誤是由于程序中使用的數(shù)據(jù)類型是 I16。I16 能表示的最大數(shù)目只有32767，所以在乘法計(jì)算中出現(xiàn)了溢出。
避免此類錯(cuò)誤的方法是，在程序中使用短數(shù)據(jù)類型時(shí)，一定要確認(rèn)程序中的數(shù)據(jù)絕不會(huì)超出該類型可以表示的范圍。

循環(huán)相關(guān)的介紹可以參考《循環(huán)結(jié)構(gòu)》。

數(shù)據(jù)傳入傳出循環(huán)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)移位寄存器（Shift Register）和隧道（Tunnel）兩種方式。隧道又有兩種類型：帶索引的和不帶索引的。
移位寄存器一般用在需要局部變量的情況下，循環(huán)運(yùn)行一次的輸出數(shù)據(jù)要作為下次運(yùn)行的輸入數(shù)據(jù)使用；循環(huán)外的數(shù)組數(shù)據(jù)通過(guò)帶索引的隧道在循環(huán)體內(nèi)就可以直接得到數(shù)組元素；除此之外，簡(jiǎn)單地在循環(huán)內(nèi)外傳遞數(shù)據(jù)，使用一般的隧道就可以了。
值得一提的是，如果一個(gè)數(shù)據(jù)傳入循環(huán)體，又傳出來(lái)，那么就應(yīng)該使用移位寄存器或帶索引的隧道來(lái)傳遞這個(gè)數(shù)據(jù)，盡量不要使用不帶索引的隧道。因?yàn)?For 循環(huán)在運(yùn)行時(shí)，循環(huán)次數(shù)有可能為0。在循環(huán)次數(shù)為0時(shí)，大多數(shù)情況，用戶還是希望傳出循環(huán)的數(shù)據(jù)就是傳入值，但使用不帶索引隧道時(shí)，輸入值有時(shí)會(huì)被丟失的。如果使用移位寄存器，即使循環(huán)次數(shù)為0，也不會(huì)丟失傳入的數(shù)據(jù)。因?yàn)橐莆患拇嫫髟谘h(huán)上的兩個(gè)接線柱指向的實(shí)際是同一塊內(nèi)存（參考：LabVIEW 程序的內(nèi)存優(yōu)化），而輸入輸出兩個(gè)隧道指向的是不同的內(nèi)存，數(shù)據(jù)不一定相同。

圖2：For 循環(huán)上的隧道

圖2中的程序， vi reference 傳入，再傳出循環(huán)均使用了隧道。如果循環(huán)次數(shù)為0（Controls數(shù)組為空），vi reference 再傳出循環(huán)時(shí)，信息就丟失了。這不但有可能造成后續(xù)程序的錯(cuò)誤，而且由于 vi reference 的信息丟失，再無(wú)法關(guān)閉打開(kāi)的 vi，造成了程序泄漏。
Error 數(shù)據(jù)線（黃綠色的粗線）在傳入傳出數(shù)組時(shí)，一定要使用移位寄存器。原因還不僅是為了防止在循環(huán)次數(shù)為0時(shí)，錯(cuò)誤信息丟失。通常一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 Error Out 有錯(cuò)誤輸出，意味著后續(xù)的程序都不應(yīng)該執(zhí)行。在錯(cuò)誤的情況下繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，風(fēng)險(xiǎn)非常大，可能會(huì)引起程序，甚至系統(tǒng)崩潰。只有使用移位寄存器，某次循環(huán)產(chǎn)生的錯(cuò)誤才會(huì)被傳遞到后續(xù)的循環(huán)中，從而及時(shí)阻止后續(xù)循環(huán)中的代碼被運(yùn)行。

與其它語(yǔ)言相比，LabVIEW 的 For 循環(huán)有一大特點(diǎn)，在某些情況下它并不要求一定要輸入循環(huán)次數(shù)，而可以根據(jù)輸入數(shù)組的大小自動(dòng)決定循環(huán)次數(shù)。通過(guò)帶索引的隧道，可以把數(shù)組分解成元素傳遞到循環(huán)體內(nèi)，此時(shí)不需另行設(shè)置循環(huán)次數(shù)N，循環(huán)的次數(shù)就是數(shù)組的長(zhǎng)度。每次循環(huán)，帶索引的隧道便給出一個(gè)元素。
循環(huán)體上可以有兩個(gè)或更多的輸入數(shù)組使用帶索引的隧道，此種情況下容易引起錯(cuò)誤。這時(shí)，循環(huán)的次數(shù)等于幾個(gè)數(shù)組中長(zhǎng)度最短的那個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度。如果另外又設(shè)置了循環(huán)次數(shù)N，那么循環(huán)次數(shù)就是N與輸入數(shù)組長(zhǎng)度這兩者的最小值。調(diào)試時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)本該運(yùn)行多次的循環(huán)沒(méi)有運(yùn)行，那么很可能就是因?yàn)樗囊粋€(gè)輸入數(shù)組是空的。

While 循環(huán)同樣也可以使用帶索引的隧道，但是我不建議大家這么用——如果需要用到帶索引的隧道，還是使用 For 循環(huán)更為適宜。因?yàn)?while 循環(huán)的循環(huán)次數(shù)不由數(shù)組個(gè)數(shù)決定，而是由停止條件決定的。如使用了帶索引的隧道，你還需要考慮當(dāng)數(shù)組大于、小于循環(huán)次數(shù)時(shí)，程序應(yīng)該如何處理，所以還是在循環(huán)體內(nèi)作索引比較方便。如果希望循環(huán)次數(shù)與數(shù)組大小保持一致，那自然是用 For 循環(huán)的程序更加清晰易懂了。

圖3：沒(méi)有初始化的移位寄存器

看圖3中這個(gè)程序，因?yàn)樗?while 循環(huán)上使用了帶索引的隧道，所以可讀性不那么好。array out 的運(yùn)行結(jié)果是什么，還要考慮一陣子才能給出答案。實(shí)際上這個(gè)程序，即使輸入不變，每運(yùn)行一次，array out 的結(jié)果都是不一樣的，它的長(zhǎng)度一直在增加。這個(gè)問(wèn)題就出在沒(méi)有給程序中的移位寄存器一個(gè)初始值。

沒(méi)有初始化的移位寄存器，總是保存上次運(yùn)行結(jié)束時(shí)的數(shù)據(jù)。這個(gè)特點(diǎn)在某些情況下可以被程序員利用，比如用它當(dāng)作全局變量，隨時(shí)把數(shù)據(jù)存入或取出（一個(gè)例子是《如何使用 VI 的重入屬性》中的圖4）。但多數(shù)情況下移位寄存器還是被用作為循環(huán)內(nèi)部的局部變量的，這時(shí)就一定要對(duì)它初始化，以防止?jié)撛诘腻e(cuò)誤。

圖4：Cluster 傳遞數(shù)據(jù)出錯(cuò)

圖4的程序中有個(gè)奇怪的錯(cuò)誤，明明應(yīng)該是 weight 加 1 怎么運(yùn)行完后的結(jié)果變成了high 加 1 了呢？直接揭開(kāi)謎底吧，原因是 Cluster 中的元素有個(gè)順序，這個(gè)順序可以和界面上看到的順序不一致。分別鼠標(biāo)右擊程序中的兩個(gè) Cluster，選擇“Reorder Controls in Cluster”，就可以看到每個(gè)元素在 cluster 中的編號(hào)。info out 中的 high 實(shí)際上編號(hào)是 2，第三個(gè)元素。

為了避免 cluster 中用可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，以及讓 cluster 應(yīng)用起來(lái)更方便，使用 cluster 最好遵循以下原則：
1. 凡是用到 cluster 的地方，就為它造一個(gè)類型定義（《在程序中使用類型定義》），在程序所有要用到這個(gè) cluster 的地方，都使用類型定義的實(shí)例。這樣一是可以保證所有的 cluster 都完全一致，避免圖4 這種錯(cuò)誤；二是一旦需要變動(dòng) cluster 中的元素，只需在類型定義中更新就可以了，不必挨個(gè) VI 修改。
2. 凡是在需要解開(kāi)（unbundle）或打包（bundle）的地方統(tǒng)統(tǒng)使用 unbundle by name 和 bundle by name 來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用帶名字的 bundle，unbundle 可以直觀的顯示出 bundle 種元素的名字，這樣不會(huì)因?yàn)轫樞虻牟煌鴮?dǎo)致錯(cuò)誤的連線。

LabVIEW 是自動(dòng)多線程的編程語(yǔ)言，這一點(diǎn)在方便用戶的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)一些麻煩。比如最常見(jiàn)的情況，多線程會(huì)引起數(shù)據(jù)或資源的競(jìng)爭(zhēng)錯(cuò)誤（race condition）。

圖5：兩個(gè)并行運(yùn)行的子 VI

圖5是一個(gè)簡(jiǎn)單的兩個(gè)子 VI 并行運(yùn)行的例子，在這個(gè)例子中就隱藏著一個(gè)潛在的問(wèn)題。并行執(zhí)行的兩部分程序，先后次序是不定的。有可能關(guān)閉程序中的引用數(shù)據(jù)（綠色的線上的數(shù)據(jù)）的節(jié)點(diǎn)在子 VI B 結(jié)束前運(yùn)行。而子 VI B 是要用到這個(gè)參考數(shù)據(jù)的，這是子 VI B 就會(huì)因?yàn)樗枰臄?shù)據(jù)失效而產(chǎn)生錯(cuò)誤