LabVIEW代碼中常見的錯誤

發(fā)現(xiàn)了程序的問題再回頭去調試，在查找程序錯誤時就不可避免地要花大量時間。要調高開發(fā)效率，最好是在編寫代碼時就避免一些常見的低級錯誤，這樣可以節(jié)約大量的調試時間。
有些編程錯誤差不多是每個 LabVIEW 程序員都曾遇到過的。在編寫相關代碼的時候，對這些問題多留心一下，就可以大大減少調試時間。

1. 數(shù)值溢出

圖1：數(shù)值溢出錯誤

圖1 中的 VI 只做了一個簡單乘法 300*300 ，不加思索就應該知道答案是 90000，但程序中乘法節(jié)點給出的結果卻是 24464。乘法節(jié)點是不會錯的，錯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，所以在乘法計算中出現(xiàn)了溢出。
避免此類錯誤的方法是，在程序中使用短數(shù)據(jù)類型時，一定要確認程序中的數(shù)據(jù)絕不會超出該類型可以表示的范圍。

2. For 循環(huán)的隧道

循環(huán)相關的介紹可以參考《循環(huán)結構》。

數(shù)據(jù)傳入傳出循環(huán)結構可以通過移位寄存器（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)運行一次的輸出數(shù)據(jù)要作為下次運行的輸入數(shù)據(jù)使用；循環(huán)外的數(shù)組數(shù)據(jù)通過帶索引的隧道在循環(huán)體內就可以直接得到數(shù)組元素；除此之外，簡單地在循環(huán)內外傳遞數(shù)據(jù)，使用一般的隧道就可以了。
值得一提的是，如果一個數(shù)據(jù)傳入循環(huán)體，又傳出來，那么就應該使用移位寄存器或帶索引的隧道來傳遞這個數(shù)據(jù)，盡量不要使用不帶索引的隧道。因為 For 循環(huán)在運行時，循環(huán)次數(shù)有可能為0。在循環(huán)次數(shù)為0時，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，輸入值有時會被丟失的。如果使用移位寄存器，即使循環(huán)次數(shù)為0，也不會丟失傳入的數(shù)據(jù)。因為移位寄存器在循環(huán)上的兩個接線柱指向的實際是同一塊內存（參考：LabVIEW 程序的內存優(yōu)化），而輸入輸出兩個隧道指向的是不同的內存，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，信息就丟失了。這不但有可能造成后續(xù)程序的錯誤，而且由于 vi reference 的信息丟失，再無法關閉打開的 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，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，錯誤信息丟失。通常一個節(jié)點的 Error Out 有錯誤輸出，意味著后續(xù)的程序都不應該執(zhí)行。在錯誤的情況下繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，風險非常大，可能會引起程序，甚至系統(tǒng)崩潰。只有使用移位寄存器，某次循環(huán)產生的錯誤才會被傳遞到后續(xù)的循環(huán)中，從而及時阻止后續(xù)循環(huán)中的代碼被運行。

3. 循環(huán)次數(shù)

與其它語言相比，LabVIEW 的 For 循環(huán)有一大特點，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)組的大小自動決定循環(huán)次數(shù)。通過帶索引的隧道，可以把數(shù)組分解成元素傳遞到循環(huán)體內，此時不需另行設置循環(huán)次數(shù)N，循環(huán)的次數(shù)就是數(shù)組的長度。每次循環(huán)，帶索引的隧道便給出一個元素。
循環(huán)體上可以有兩個或更多的輸入數(shù)組使用帶索引的隧道，此種情況下容易引起錯誤。這時，循環(huán)的次數(shù)等于幾個數(shù)組中長度最短的那個數(shù)組的長度。如果另外又設置了循環(huán)次數(shù)N，那么循環(huán)次數(shù)就是N與輸入數(shù)組長度這兩者的最小值。調試時，如果發(fā)現(xiàn)一個本該運行多次的循環(huán)沒有運行，那么很可能就是因為它的一個輸入數(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。因為 while 循環(huán)的循環(huán)次數(shù)不由數(shù)組個數(shù)決定，而是由停止條件決定的。如使用了帶索引的隧道，你還需要考慮當數(shù)組大于、小于循環(huán)次數(shù)時，程序應該如何處理，所以還是在循環(huán)體內作索引比較方便。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。

4. 移位寄存器的初始化

圖3：沒有初始化的移位寄存器

看圖3中這個程序，因為它在 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 的運行結果是什么，還要考慮一陣子才能給出答案。實際上這個程序，即使輸入不變，每運行一次，array out 的結果都是不一樣的，它的長度一直在增加。這個問題就出在沒有給程序中的移位寄存器一個初始值。

沒有初始化的移位寄存器，總是保存上次運行結束時的數(shù)據(jù)。這個特點在某些情況下可以被程序員利用，比如用它當作全局變量，隨時把數(shù)據(jù)存入或取出（一個例子是《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)內部的局部變量的，這時就一定要對它初始化，以防止?jié)撛诘腻e誤。

5. Cluster

圖4：Cluster 傳遞數(shù)據(jù)出錯

圖4的程序中有個奇怪的錯誤，明明應該是 weight 加 1 怎么運行完后的結果變成了high 加 1 了呢？直接揭開謎底吧，原因是 Cluster 中的元素有個順序，這個順序可以和界面上看到的順序不一致。分別鼠標右擊程序中的兩個 Cluster，選擇“Reorder Controls in Cluster”，就可以看到每個元素在 cluster 中的編號。info out 中的 high 實際上編號是 2，第三個元素。

為了避免 cluster 中用可能出現(xiàn)的錯誤，以及讓 cluster 應用起來更方便，使用 cluster 最好遵循以下原則：
1. 凡是用到 cluster 的地方，就為它造一個類型定義（《在程序中使用類型定義》），在程序所有要用到這個 cluster 的地方，都使用類型定義的實例。這樣一是可以保證所有的 cluster 都完全一致，避免圖4 這種錯誤；二是一旦需要變動 cluster 中的元素，只需在類型定義中更新就可以了，不必挨個 VI 修改。
2. 凡是在需要解開（unbundle）或打包（bundle）的地方統(tǒng)統(tǒng)使用 unbundle by name 和 bundle by name 來實現(xiàn)。使用帶名字的 bundle，unbundle 可以直觀的顯示出 bundle 種元素的名字，這樣不會因為順序的不同而導致錯誤的連線。

6. 并行運行

LabVIEW 是自動多線程的編程語言，這一點在方便用戶的同時，也會帶來一些麻煩。比如最常見的情況，多線程會引起數(shù)據(jù)或資源的競爭錯誤（race condition）。

圖5：兩個并行運行的子 VI

圖5是一個簡單的兩個子 VI 并行運行的例子，在這個例子中就隱藏著一個潛在的問題。并行執(zhí)行的兩部分程序，先后次序是不定的。有可能關閉程序中的引用數(shù)據(jù)（綠色的線上的數(shù)據(jù)）的節(jié)點在子 VI B 結束前運行。而子 VI B 是要用到這個參考數(shù)據(jù)的，這是子 VI B 就會因為它所需要的數(shù)據(jù)失效而產生錯誤