我和LabVIEW——一个NI工程师十年的编程经验29全局变量.doc

全局变量 全局变量是一种数据在不同节点，不同VI，不同线程间传递的方式。数据被保存在某一固定的内存空间里，不随数据线流动。在需要读写数据的地方，不需要外部链接的数据线，直接通过某些节点或VI就可以得到目标数据，并对其操作。 在LabVIEW 中应当尽量避免使用全局变量。全局变量看似方便，但带来的问题也很多。最主要的是它破坏了数据流顺序的逻辑关系，导致程序可读性和可维护性下降。 偶尔也有不得不使用全局变量或使用它利大于弊的情况。比如：实现子 VI 间参数传引用的机制；在不破坏程序可读性的前提下，避免一些过于杂乱的数据连线；对高层用户隐藏某些底层模块内部使用的数据。 一、全局变量（Global Variable） 此处所说的全局变量是特指图标像地球的那个 Global Variable VI。使用这种全局变量，目标数据被存放在一个只有前面板的特殊VI中，任何需要使用这个数据的地方，把它所在的 Global VI 拖过来即可。如同前面所述，全局变量虽然使用方便，但是缺点也十分明显。 首先，它不利于代码的可读性，破坏了数据流顺序的逻辑关系。使用全局变量难以知道数据是否在其它地方被改动过。换言之，代码上的全局变量，不能直观的反映出它的数据来源。 其次，它的安全性低。全局变量可以在任何地方被直接读写。即便知道数据在某些地方不应该被改动，也无法对其进行控制。 再次，它的效率低下。VI每次读全局变量，LabVIEW 都要为读到的数据复制一个新的副本，这毫无疑问影响到VI的效率。 此外，全局变量的不合理使用还可能导致竞争状态。比如下图中的VI，假设全局变量 Data 的值原本为 0，运行完下面这个加2减1后的代码后，Data 中的值是几呢？可能是1，也有可能是2，还可能是-1，这完全取决于程序的执行顺序。而在这种情况下，这个顺序是不确定的。 图1：处于竞争状态的全局变量 二、单进程共享变量（Single-Process Shared Variable） 共享变量有三种：单进程，网络发布，以及时间触发的共享变量。后两种主要应用于不同硬件设备、不同计算机、不同进程程序间的数据交换。在此，我们仅仅介绍与全局变量相关的第一种：单进程共享变量。共享变量的种类可以在它的属性页中进行修改。 单进程共享变量，顾名思义就是作用域为单个程序进程的共享变量。它与全局变量的性质是完全相同的。唯一的不同点是单进程共享变量带错误输入/输出端，我们可以利用错误处理连线来控制单进程共享变量的执行顺序。比如下图中的VI，假设共享变量 Data 的值原本为 0，运行完下面这个加2减1后的代码后，Data 的值必然为1。 图2：共享变量的使用 这并不意味着单进程共享变量可以防止出现竞争状态。设想上图的VI只是程序中的一个子VI，在其运行的同时，Data 仍然可以在其它子VI中被访问，因此，仍然有可能处于竞争状态。 共享变量是 LabVIEW 8 之后的一个新东西，比必须被保存在某个 Library 内部，不能独立存在。 三、功能全局变量（Functional Global） 功能全局变量与前两种全局变量完全不同，它在 LabVIEW 中就是一个普通的 VI。它把需要在全局使用的数据保存在一个没有初始化的移位寄存器中，并实现相关的访问这些数据的方法。 功能全局变量的代码结构都是类似的：主体是一个只执行一次的循环结构；内套一个选择结构；一个输入用于选择某种操作；若干用于输入和输出数据的控件。 其实，使用循环结构仅是为了利用它的移位寄存器。移位寄存器没有连初始化数据，因此每次执行这个VI时，它里面保存的是上一次 VI 执行结束时的数据。这样，就可以在程序的全程保存、处理或使用这一数据了。功能全局变量 VI 不可以被设置为可重入，否则在不同地方，得到的移位寄存器中的数据就不是同一份了。 从 LabVIEW 8.5 开始，VI 的程序框图增加了反馈节点了。可以使用它来替代仅执行一次的循环，以简化程序。下面两图就是完全等效的功能全局变量。 图3：实现加减法功能的功能全局变量 图4：等效的加减法功能全局变量 与前两种全局变量相比，功能全局变量有两项主要的优点。所以我建议，如果不得不使用全局变量，那就使用功能全局变量。 首先，功能全局变量可以防止竞争状态出现。因为功能全局变量的VI是不可重入的，所以把它作为子 VI 时，绝对不可能出现两个相同功能变量子 VI 同时执行的情况。因为对全局数据的所有操作都是在这个 VI 内部完成的，也就意味着，所有对数据的操作都绝对不会被其它操作干扰。图5中的VI，执行结束必然导致全局数据增加1，即便还有其它线程的子V