labview深入探索-----内存管理和缓存重用

C的内存错误最多的是两种情况:

1.数组越界:

  int Array[10];//系统自动分配10*4BYTE的空间

  for(int i=0;i<100;i++) Array[i]=i;  //写入前10个元素时没有问题,超过10个,C会继续向连续的内存空间写数据

  如果该内存空间无用,没有问题.如果这段内存空间被系统或者其它应用程序占用,错误的写入可能会导致系统崩溃,经常提示的是发生意外错误,比较新的操作系统一般不会崩溃,会提示内存写错误,应用程序退出.

2.分配内存没有释放(内存泄露)

 int *p;//定义整型指针

 p=(int *)malloc(100*sizeof(int)); //申请100*4个字节的内存

 if(p==NULL)  //系统无法分配,退出程序

{

   return (errro);

}

free(p);  //释放申请的内存空间  如果没有这个语句,重复调用这段程序,导致占用的内存空间越来越多.

labview则完全不同,它的内存分配是由LV的内存管理器自动完成的,因此不存在用户内存释放的问题,也不存在数组越界的问题,既然如此,讨论LV的内存管理有意义吗?

答案是:非常重要.经常有人抱怨,LV的运行速度缓慢,性能很差,这里主要的原因都是内存使用不当的原因.

LV随时都在不断地进行内存分配,再分配和释放的工作,只不过这些工作是由LV内存管理器自动进行的,对用户来说是在后台进行的,是不受用户控制的.同时,内存管理器的工作是非常繁重和缓慢的,它的大量无意义的工作将会导致程序运行效率的急剧下降.

改进ＬＶ内存使用的最好办法是良好的编程风格．

一个ＶＩ占用的内存空间分成四个部分．

１．ＰＡＮＥＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　前面板

２．ＢＬＯＣＫ　ＤＩＡＧＲＡＭ 　　　　　　　　　　程序框图

３．ＣＯＤＥ　ＳＰＡＣＥ　　　　　　　　　　　　　　代码空间

４．ＤＡＴＡ　ＳＰＡＣＥ　　　　　　　　　　　　　　数据空间

代码空间指的是框图编译后形成的机器码所占的空间．

数据空间包括前面板控制器和指示器的值和默认值，常量和动态定义的数据．

当打开一个ＶＩ的时候，面板空间，代码空间和数据空间载入内存，该ＶＩ的子ＶＩ的代码空间和数据空间载入内存．

如果选择显示程序框图，则程序框图空间也载入内存．

可以看出，当打开一个ＶＩ时，ＬＶ只载入需要的部分，自ＶＩ只载入代码空间和数据空间．所以不必要考虑子ＶＩ的前面板和程序框图．如上图，如果把主ＶＩ的部分分成多个ＳＵＢＶＩ，可以有效地节约内存的使用．因为ＳＵＢＶＩ一方面不再需要前面板和程序框图，只有代码空间和数据空间载入内存，并且在需要的时候，ＬＶ可以收回数据空间内存并重新利用．当我们打开一个非常大的，包含很少ＳＵＢＶＩ的程序，速度会非常缓慢，相反，一个很大的包含很多的ＳＵＢＶＩ的程序打开速度非常快，就是这个原因．

当我们编写ＶＩ的时候经常要查看它的内存使用情况，有几种方法：

一．通过ＡＢＯＵＴ对话框，可以查到操作系统为ＬＶ分配的全部内存．全部内存包括打开的ＶＩ占用的和ＬＶ本身占用的．在打开ＬＶ之后，记录下这个值（ＬＶ本身占用的），然后编辑你的ＶＩ，再查看ＡＢＯＵＴ对话框，他们的差就是你的ＶＩ占用的内存，这个方法可以大概估计您的ＶＩ的内存使用情况

．

 二：通过ＦＩＬＥ菜单中的show vi property(CTRL+I)来查看当前ＶＩ的内存使用情况．
 

三．通过Profile Window 来查看．

 

总结以上内容，得出几个要点：

．因为ＬＶ控制内存管理，因此很难知道ＬＶ的内存是如何分配的．

．良好的编程风格会改进ＬＶ的内存使用情况．

．ＶＩ的内存使用分成ＰＡＮＥＬ，ＢＬＯＣＫ，ＣＯＤＥ，ＤＡＴＡ四部分．

下面的部分详细分析这四部分的内存是如何使用的．

首先看看ＰＡＮＥＬ和ＢＬＯＣＫ，这两个部分是占用内存的主要部分．

前面板主要是由控制器(control)和指示器(indicator)组成的，每个控制器和指示器都有自己的数据拷贝，在编辑的情况下我们可以随意更改控制器和指示器的值，即使他们通过数据流连在一起，只要不运行，指示器没有新的数据流到来，它始终保持原来的值．控制器和指示器的数据拷贝称作操作数据，因为只用通过具体操作才能改变它的值，框图的中的数据（数据流）称作执行数据，因为只有ＶＩ运行时候才起作用．可以理解成连线上的数据．[page]

 对于一个不显示的子ＶＩ是不存在操作数据的，如果打开了ＳＵＢＶＩ的前面板，则包含的控制器和指示器的操作数据．

在下面的情况下，将包括操作数据．

．前面板打开．

．框图程序使用的属性节点，导致前面板载入内存，可能不显示，但是存在．

．局部变量读写了控制器和指示器．

．设置了ＶＩ属性，OPEN WHEN CALLED.

对于ＢＬＯＣＫ的operate数据只有在ＢＬＯＣＫ显示的情况下才发生，编译成执行文件时可以不考虑．

代码空间，包括所有子ＶＩ的代码空间在主ＶＩ载入内存时，一起载入，并长期存在，它包含的是框图编译形成的机器码．

子ＶＩ的代码空间一般比较小，但是当几百个以上的ＳＵＢＶＩ时，这个内存占用就不能不考虑了，当你执行主ＶＩ时候，不管这段代码是否有用，它都是一直存在的．

如果是通过ＶＩ服务器动态调用的ＳＵＢＶＩ，那代码空间是否载入，何时载入，取决于用户了．所以使用动态调用的方法可以有效地节约内存，但是同时如果经常重复调用，将影响到运行速度，节约内存是以牺牲速度为代价的．

ＬＶ内存管理是自动的，但并不是完全不可干预的，通过研究它的基本运行规则加上我们良好的编程风格，就可以提高使用效率．

看一些实际的例子． 

 因为循环计数端子数据类型是Ｉ３２，占四个字节，所以１０００个数据占４Ｋ字节，从循环流出的数据占数据空间４Ｋ，

最上面的图是数组索引，是读的操作，对数据流上的数据不做任何改变，所以不需要分配新的内存，而是重用了内存．而下面的图是替换数组元素．替换后数组将发生变化，因为３个并行的替换是独立的，没有先后次序，所以ＬＶ不得不为２，３处分配额外的４Ｋ＋４Ｋ字节，加上循环后分配的４Ｋ字节，这样１，２，３处就一共占用了１２Ｋ．

 这个图中，替换是要改写数据的，索引是不需要改写的，如果替换先执行，则必须为索引部分重新分配４Ｋ内存，避免因数据改动读回错误的数据．ＬＶ的内存管理器是非常智能化的，因此，它会先执行索引操作，然后在执行替换操作，这样就重用了４Ｋ内存，因此占用数据空间还是４Ｋ．

这两个框图的功能是完全一样的，但是数据空间内存占有量是完全不同的．ＬＶ内存重用它首先选择从上到下的方式，

循环中随机数的数据类型是ＤＯＵＢＬＥ，８个字节，因此数据流出８Ｋ，１．２加上指示器的操作数据共２４Ｋ，

下面的图中，在ＡＤＤ的过程，它首先试图选择１的重用，但是１在乘法的输入需要，所以无法重用，因此在３处又占用了８Ｋ的字节，令人感到疑惑的是它为什么不重用２的内存那，因为它首先选的是上面的１，可见，ＬＶ的内存管理器也不是万能的．

既然ＬＶ首先选择上面的重用，那上图的字节应该是８Ｋ＋８Ｋ＋８Ｋ＝２４Ｋ啊，它为什么用的是１６Ｋ那，这是另外一个原则，因为最上面的是标量，而运算结果是数组，显然标量是无法重用成数组的，因此，它选择了下面的数组输出来重用．８Ｋ＋８Ｋ(指示器）＝１６Ｋ

 从上面的图可以看出，未连接的输出并不占内存空间，因为未连接的输出没有后续的数据需要流动，所以ＬＶ并不为其分配内存．

 ＳＵＢＶＩ中的默认值也是内存空间占用比较大的，尤其是数组和字符串，它会在ＶＩ内部保持它的默认值，并随着ＶＩ一起保存在磁盘中，当然，设定默认值对子ＶＩ的调试非常有好处，如果测试完毕，不需要子ＶＩ的默认值，记住要清理掉．

还有一些主要是涉及数据类型转换的问题，结合数据类型再分析．