讲解一下LabVIEW中常见的变量

变量，有别于LabVIEW图形化编程环境所倡导的数据流（连线）形式，看似简单，其实在LabVIEW编程中是一个高级的话题。使用变量，如果理解不透，处理不好，轻则影响程序执行效率，重则产生一些意想不到的后果。

这篇推送里我们讲解一下LabVIEW中常见的变量，它们各自的作用范围、使用方法和使用时的注意事项。相信你认真看完后一定会有所收获。

LabVIEW里常见的变量类型：局部变量、全局变量、移位寄存器、反馈节点。

1.局部变量Local Variable 局部变量作用范围为当前VI内，必须在前面板上有对应的控件。 在程序框图里局部变量用一个带小房子的图标表示。

创建/使用局部变量的方法：

1）程序框图界面下从Structure分类里选择Local Variable，放置到代码框图里，选择需要关联的控件。

2）选中前面板或程序框图中的控件，右键弹出快捷菜单，选择Create->Local Variable，移动鼠标把创建的局部变量放置到需要的位置。

2.全局变量Global Variable

全局变量作用范围为本地计算机，可在多个VI、多个LabVIEW设计的应用程序之间共享数据。 在程序框图里全局变量用一个带地球的图标表示，global variable。

创建/使用全局变量的方法：

1）程序框图界面下从Structure分类里选择Global Variable，放置到代码框图里，选择需要关联的控件。如果没有可关联控件，则双击全局变量打开全局变量前面板，在前面板上放好全局变量对应的控件（完成了全局变量的创建）。

2）对于已经创建好的全局变量，选择保存全局变量的VI即可选择调用。

不同于局部变量，全局变量需要一个单独的VI保存。多个全局变量可以保存在一个VI中。

这个VI只有前面板（没有程序框图），用于保存全局变量对应的控件。 我们设计两个独立运行的VI，一个给全局变量写数据，另一个可以把全局变量的数据读取出来。这就通过全局变量实现了在两个小程序之间进行数据传递。

3.移位寄存器Shift Register

移位寄存器用于循环结构多次循环之间传递数据，将上一次循环更新的数据传递到下一次循环，在程序框图中以上下两个箭头表示。

移位寄存器的作用范围为所在循环结构。 创建/使用移位寄存器的方法： 在循环结构的边框上单击鼠标右键，选择Add Shift Register就创建了一对移位寄存器，循环结构的左右侧各一个。

在左侧移位寄存器放置一个数值常量/控件，为移位寄存器设定初始值，同时LabVIEW会根据输入值的类型自动设定移位寄存器的数据类型。



例如下面这个代码，通过移位寄存器实现N+(N-1)+(N-2)+...+2+1。

4.反馈节点Feedback Node

反馈节点保存上一次执行更新的数据，可以用于循环结构，也可以用于其它代码。反馈节点作用范围为当前VI。 在程序框图中反馈节点用下面这个图标表示，*那里的接线端用于给反馈节点设置初始值。与移位寄存器一样，反馈节点通过初始值自动确定数据类型。

例如下面这个代码，通过反馈节点实现N+(N-1)+(N-2)+...+2+1。

反馈节点和移位寄存器的功能和本质完全相同，但是反馈节点有以下几个特点：

1、反馈节点有启用输入端，可以设置启用条件。 2、反馈节点可以设置延时次数，规定每多少次迭代反馈一次数据。 3、反馈节点相当于为所在VI创建了移位寄存器；而移位寄存器只是为所在循环结构创建。

5.使用注意事项

1）局部/全局变量必须有控件与之对应；全局变量的控件需要保存在单独的VI文件中。

2）无论哪种形式的变量，使用前都必须初始化。

3）必须考虑竞争对局部/全局变量的影响。

对局部变量来说，要处理好VI内可能的并发访问。

对全局变量来说，既要处理好VI内可能的并发访问，也要处理好多线程可能的并发访问。

处理的基本方法就是要么避免并发访问，设法改为顺序访问；要么使用信号量等同步机制。

4）考虑内存使用量

每次对变量的读取，LabVIEW都会创建内存缓冲区保存读取的数据。多次、不同位置、大容量数据在使用变量保存时，应由其注意。

5）反馈节点初始化和未初始化差异 下面这个代码，VI首次运行时会初始化反馈节点。所以无论这个VI自身执行多少次，N等于5的时候结果都是15。

下面这个代码，反馈节点没有进行初始化。第一次执行该VI，反馈节点使用数据类型默认初始值0作为初始值，VI执行完之后反馈节点的值为10，加上N（5）后作为本次VI执行后的输出值15。第二次执行该VI，反馈节点使用上一次VI执行后的反馈节点值10作为初始值，循环执行完之后反馈节点的值为20，加上N（5）后作为第二次VI执行后的输出值25。

6）多次调用含有反馈节点的VI 注意这里说的是“多次调用”，不是含有反馈节点的VI自身多次执行（Ctrl+R）。

上面这个VI，执行一次后反馈节点等于10。这个10就作为下次该VI被调用时反馈节点的初始值。所以这个VI被调用两次后，输出的值为25，三次后输出的值为35。

相比之下，Shift Register因为针对的是所在循环结构，所以使用Shift Register就不存在这样的问题。

7）嵌套循环中Shift Register和Feedback Node的不同

下面这个代码，都是计算5+4+3+2+1，多次执行后的终值却是不一样的。 使用ShiftRegister的，执行三次后终值是15，和单次执行一样。因为Shift Register作用范围为所在循环结构，内部For循环每次执行前移位寄存器都被初始化为0，所以三次执行后终值还是15。 使用Feedback Node的，执行三次后终值是35（你是不是认为应该是15或者45？）。

因为Feedback Node作用范围为整个VI，前面说过相当于为VI创建了移位寄存器。VI每次执行时都使用上一次执行后的反馈节点值作为初始值。所以执行三次后，10+10+10+5 = 35。

8）如何改变6）和7）中反馈节点的“异常”表现

Feedback Node之所以会有上面讲述的那些“异常”表现，主要是因为它只在首次执行VI时执行初始化，之后多次调用都是使用同一块内存区域保存数据。我们改变Feedback Node所在VI的可重入执行设置，让其变为Preallocated clone reentrant execution，这样每次调用这个VI都使用的是不同的内存，多次调用之间就不会再有影响（但是反馈节点在多次VI调用之间反馈数据的功能也丢失了）。

更改之后无论执行多少次，结果都是15。

6.查看当前VI全局/局部变量使用情况

Tools->Profile->VI Metrics，勾选Globals/locals。LabVIEW会自动统计当前VI及其调用的子VI中全局/局部变量使用情况。

以上是一些关于局部变量、全局变量、Shift Register、Feedback Node的知识共享，希望能够引起大家的思考。有些莫名其妙的Bug就是隐藏在对变量不透彻的理解和运用中。感兴趣的朋友可以去试一试，一定能够对以后的开发工作有所帮助。

审核编辑：刘清