LabVIEW如何方便地调用DLL文件
LabVIEW如何方便地调用DLL文件
LabVIEW调用DLL文件
LabVIEW支持通过调用DLL文件的方式与其它编程语言混合使用。比如，在实际的工程项目中，用户可以用C++语言实现软件的运算部分，并把这些功能构建在DLL文件中，然后再使用LabVIEW编写程序的界面部分，并通过调用编写好的DLL来调用运算部分的功能。
LabVIEW 中是通过Call Library Function Node（CLN）节点来完成DLL文件调用的。创建一个新的VI，右击程序框图，在Functions Palette中依次选中Connectivity——Libraries & Executables工具栏即可找到该节点(如下图)。
将节点放置在程序框图中，双击会出现它的配置对话框，共有四页。第一页用于填写被调用函数的信息Library name or path（库名/路径）需给出DLL文件名和路径，若引用操作系统路径下的DLL文件，直接输入文件名也可调用，其它的必须输入全路径。在这里已经给出名字的DLL是被静态加载到程序中的，也就是说当调用了这个DLL的VI被装入存时，DLL同时被装入存。LabVIEW也可动态加载DLL，只要勾选上Specify path on diagram(在程序框图中指定路径)的选项即可。选择了这个选项，在Library name or path（库名/路径）中输入的容就无效了，取而代之的是CLN 节点多出一对输入输出，用于指明所需要使用的DLL的路径。这样，当VI被打开时，DLL不会被装入存，只用程序运行到需要使用这个DLL中的函数时，才把其装入存。Function name是需要调用的函数的名称，LabVIEW 会把DLL中所有的暴露出来的函数都列出，用户只要在下拉框中选取即可。Thread栏用于设定哪个线程里运行被调用的函数。用户可以通过CLN 节点的配置面板来指定被调用函数运行所在的线程。CLN 的线程选项非常简单，只有两项：Run in UI thread和Run in any thread。LabVIEW的程序框图上直接可以看出一个CLN节点是选用的什么线程。如果Run in UI thread，节点颜色是橙色的；Run in any thread则是浅黄色的
通常情况下，除非使用的动态库是多线程安全的，CLN 中选择Run in any thread方式；否则必须选择Run in UI thread方式。判断一个动态库是不是多线程安全的，需通过以下方法：如果一个动态库的文档中没有明确说明它是多线程安全的，那么就要当作是非多线程安全的；在可以看到动态库源代码的条件下，如果代码中存在全局变量、静态变量或者代码中看不到有lock一类的操作，那么这个动态库也就肯定不是多线程安全的。
选择了Run in any thread方式，LabVIEW会在最方便的线程运行动态库函数，且一般会与调用它的VI在同一个线程运行。因为LabVIEW是自动多线程的语言，它也很可能会把动态库函数分配给一个单独的线程运行。如果程序中存在没有直接或间接先后关系的两个CLN节点，LabVIEW很可能会同时在不同的线程运行它们所调用的函数，也许是同一函数。对于非多线程安全的动态库，这是很危险的操作。很容易引起数据混乱，甚至是程序崩溃。
选择Run in UI thread方式，因为LabVIEW只有一个界面线程，所以如果所有的CLN设置都是界面线程，那么就可以保证这些CLN调用的函数肯定全部都运行在同一线程下，肯定不会被同时调用。对于非多线程安全的动态库，这种方式就保证了它的安全。
让我们回到配置对话框第一页，Calling convention用于指明被调用函数的调用约定。这里只支持两种约定：stdcall 和C call。它们之间的区别在于，stdcall由被调用者负责清理堆栈，C call由调用者清理堆栈。这个设置错误时，可能会引起LabVIEW崩溃，也就是说如果LabVIEW调用DLL函数时出现异常，首先应该考虑这个设置是否正确。（Windows API一般使用的都是stdcall；标准C的库函数大多使用C call。如果函数声明中有类似__stdcall这样的关键字，它就是stdcall的。）
第二页是函数参数的配置（图4）。
DLL和LabVIEW之间传递参数，最常用的三种数据类型是数值、数值型数组和字符串。C语言中经常把指针或者数据的地址在函数间传递，在32位操作系统中，可以使用int32数值来表示指针。因此，当需要在LabVIEW中传递指针数据时，可以使用I32或U32数值类型来表示这个地址类型的数据。但是，64位的程序中，数据的地址只能使用I64或U64来表示。这样，如果一个调用了DLL函数的VI，并且函数参数中有地址型数据，使用固定数据类型的数值来表示地址，就要准备两份代码。解决方法是使用LabVIEW中的新的数据类型Pointer-sized Integer。这个数据类型的长度在不同的平台上会自动使用32位或64位长度。如果在C语言函数参数声明中有const关键字，可以选中Constant选项。布尔类型在DLL函数和LabVIEW VI之间传递没有专有的数据类型，是利用数值类型来传递的。输入时先把布尔值转变为数值，在传递给DLL函数；输出时再把数值转为布尔值。对于数组的传递，LabVIEW只支持C 数据类型中的数值型数组，传递数组类型需要注意的的是“Array Format”要选择“Array Data Pointer”。这个设置中还有其他两个选项，带有“Handle”的参数类型都是表示LabVIEW定义的特殊类型的。在第三方的DLL中不会使用到数组参数作为输出值时，要记得为输出的数组数开辟空间。开辟数据空间的方法有两种：第一种方法，创建一个长度满足要求的数组，作为初始值传递给参数，输出数的数据就会被放置在输入数组的所在的存空间。第二种方法是直接在
参数配置面板上进行设置。在Minimum size中写入一个固定的数值，LabVIEW就会按此大小为输出的数组开辟空间。在Minimum size 中选择函数的其它数值参数，而不是固定数值。这样LabVIEW会按照当时被选择的参数值的大小来开辟空间。字符串与使用与数组是非常类似的，实际上在C语言中字符串就是一个I8数组。
在NI软件的安装路径下打开当前使用版本的LabVIEW文件夹，通过examples\dll\data passing\Call NativeCode.llb找到简单数据类型在LabVIEW与C之间的对应关系。部分常见关系见表1。
第三页用于为DLL设置一些回调函数，可以使用这些回调函数在特定的情形下完成初始化、清理资源等工作（图5）
如果为Reserve选择了一个回调函数，那么当一个新的线程开始调用这个DLL时，这个回调函数首先被调用。可以利用这个函数为新线程使用到的数据做初始化工作。线程在使用完这个DLL之后，它会去调用Unreserve中指定的回调函数。Abort中指定的函数用于VI非正常结束时被调用，也就是让一个程序在运行完前停止。这些回调函数的原型在Prototype for these procedures中列出，必须要由DLL的开发者按照特定的格式实现。如果使用的DLL不是专为LabVIEW设计的，一般不会包含这样的回调函数。
第四页是错误处理方式，用户可根据需要选择相应的错误检查级别。
另外还需要注意的是，C语言中的struct在LabVIEW中可以使用cluster来表示，但有时需要作出相应的调整。这是因为在C语言中，struct的字节对齐是可以进行设置的，这就决定了其各元素的存放地址的可变性。C语言中的对字节对齐数可通过#pragma pack指令或在工程属性中进行指定。而在LabVIEW的cluster中，所有元素只能是1字节对齐的，所以如果要和C语言中非1字节对齐的struct对应，需要做出一些调整。比如，对于C语言中2字节对齐的struct，第一个元素如果是I8型的，在LabVIEW的cluster中第一个元素对应不变，但不能紧挨着放第二个元素，必须留一个无意义的空位。C语言的struct其实也是如此，只不过没有表现出来。所以为了方便，如果自己用C 语言生成DLL文件供LabVIEW调用最好将struct都设为1字节对齐。C语言的struct中可以嵌套数组，但是这和LabVIEW中含有数组元素的cluster是不一样的，LabVIEW中需要将数组中的元素都拆开放入cluster中。
如果C语言的struct中含有一个指针，LabVIEW中的cluster只能用一个U32数值（32位系统上，64位系统上使用U64）来表示指针的地址，而不能将指针所指向的容放到Cluster中去。如果声明的是指向struct的指针，才能在LabVIEW中使用cluster与之对应。CLN节点的配置面板中，没有一个专门命名的“struct”或者“cluster”参数类型，应选择“Adapt to Type”就可以了。如果参数的类型就是结构而非指针，考虑到C函数参数的压栈顺序，把一个结构体作为参数传给函数，相当于把结构中每个元素分别作为参数传递给函数。图6为C语言中struct和LabVIEW中cluster的部分匹配图。