關(guān)于LabVIEW的一些爭論

我經(jīng)常聽(tīng)到，甚至有時(shí)關(guān)注于對LabVIEW的爭論，即LabVIEW是一種通用的語(yǔ)言還是一種用于測量和自動(dòng)化的特定應用程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境。一方面，有經(jīng)驗的程序員指出了LabVIEW缺乏的流行編程語(yǔ)言所具有的特性，但是另一方面，一些用戶(hù)詳細闡述了他們使用LabVIEW所建立的通用應用程序， 而完全沒(méi)有使用任何數據采集或分析。

對LabVIEW用戶(hù)的調查可能與最近一個(gè)非正式的對一個(gè)團隊中的開(kāi)發(fā)者的調查一致，這個(gè)團隊中的絕大多數人都認為L(cháng)abVIEW已具有足夠的功能來(lái)被歸為通用語(yǔ)言類(lèi)，而且事實(shí)上，正是以這種方式在使用它。LabVIEW被提到次數最多的不足是常用的遞歸和遞歸式數據類(lèi)型，以及面向對象的結 構，但是這些都不是建立通用應用程序的嚴重障礙。

錯誤的問(wèn)題盡管有了調查結果，但是我認為這是一個(gè)錯誤的問(wèn)題而且試圖回答它會(huì )導致錯誤的方向。對我來(lái) 說(shuō)，這有點(diǎn)像在問(wèn)：汽車(chē)是不是用來(lái)就座的地方？當然你可以在汽車(chē)里就座，但是如果那是你利 用它所做的全部，那么你失去了擁有它可以得到的主要用途。一個(gè)較好的問(wèn)題是：LabVIEW可以被用作通用編程語(yǔ)言嗎？或者更好的是:LabVIEW能夠被用來(lái)創(chuàng )建通用的應用程序嗎？

這個(gè)問(wèn)題的新表述在什么被視為通用這個(gè)方面仍然是同樣模糊的，但是它沒(méi)有強調有時(shí)顯得嚴謹的爭論，即LabVIEW是不是一種編程語(yǔ)言？一些人并不認為它是一種語(yǔ)言，因為它不是基于文本的而且它不是順序化的。更為奇怪的是，關(guān)于什么被看作是一種編程語(yǔ)言的這個(gè)問(wèn)題上，那些具有 計算機科學(xué)背景的人持有最為狹隘的觀(guān)點(diǎn)。

但是，經(jīng)過(guò)改正后的問(wèn)題最為重要的一個(gè)方面是它將包容性轉換到了正確的方向。換一種方式來(lái)表達，即最初的問(wèn)題間接地暗示了通用編程語(yǔ)言在某種程度上是一個(gè)更大的問(wèn)題或者是測量和自動(dòng)化編程的一個(gè)父集，然而，實(shí)際上子集卻在其他的方向。

通常，測量和自動(dòng)化的程序必須處理所有與通用程序一樣的問(wèn)題，如數據結構和算法、文件I/O、網(wǎng)絡(luò )I/O、用戶(hù)I/O和數據庫存取、打印等等這些常見(jiàn)的問(wèn)題。但是測量和自動(dòng)化程序也必須處理比通用程序更多的問(wèn)題，例如物理I/O、實(shí)時(shí)性約束和硬件配置。它們也可以具有一些最為苛刻的用戶(hù)界面要求。測量和自動(dòng)化程序處理了一個(gè)通用程序所處理問(wèn)題的父集。

如果工具A和工具B可以被用于一定的任務(wù)集，但是工具B具有更多的功能可使它益于完成額外的任務(wù)，哪一種工具是事實(shí)上更為通用的呢？這正是我們關(guān)于LabVIEW問(wèn)題。LabVIEW適于測量和自動(dòng)化應用程序的能力不是來(lái)自于它的基本編程能力被某種方式所限制，而是因為它們經(jīng)過(guò)了增強和擴展。

這就是為什么有必要提出“LabVIEW能夠被用來(lái)創(chuàng )建通用的應用程序嗎？”這個(gè)問(wèn)題而不是“LabVIEW是一種通用編程語(yǔ)言嗎？”。我們不希望通過(guò)把LabVIEW僅視為一種編程語(yǔ)言而限制了 它的范圍或它將來(lái)的發(fā)展。

LabVIEW不僅僅是一種編程語(yǔ)言。它是一種高度交互式的開(kāi)發(fā)環(huán)境用來(lái)快速設計原型和應用程序的 漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)，從測量和自動(dòng)化到實(shí)時(shí)嵌入式系統，再到通用場(chǎng)合。而且現在，LabVIEW具有了對 FPGA編程下載的能力，所以L(fǎng)abVIEW也是一個(gè)硬件設計工具。

數據流
LabVIEW的核心是結構化的數據流圖。數據流已存在了很長(cháng)一段時(shí)間而且已被深入地理解。事實(shí)上，它是一個(gè)比流行的基于文本語(yǔ)言的控制流更為豐富的計算模型，因為它的本質(zhì)是并行的，而 C/C++和BASIC則不是——它們必須依賴(lài)于對操作系統的庫函數調用來(lái)實(shí)現并行機制。因此，編譯器不能確保代碼的共享部分被適當地保護，這使得它難以建立并行程序。這些問(wèn)題在LabVIEW中則不存在。甚至一個(gè)初學(xué)者都可以設計一個(gè)高度并行的應用程序，而且無(wú)需額外的努力或知識就可 以自動(dòng)地將它擴展至多個(gè)緊密連接的處理器。

數據流一直被倡導為一個(gè)用于商業(yè)應用程序的設計工具。它被改進(jìn)為一種備選的計算機體系結構來(lái)避免馮·諾依曼（von Neumann）瓶頸。數據流分析是優(yōu)化編譯器的核心。為什么應用程序不使用數據流？一個(gè)數據流的自然表示是一個(gè)圖形或圖表，因此在鼠標和計算機圖形產(chǎn)生之前，它幾乎是不實(shí)際的；一個(gè)數據流圖的文本描述與對一個(gè)街道地圖的文本描述類(lèi)似，既耗時(shí)又容易產(chǎn)生錯誤。但是現在，計算機速度不斷加快，存儲容量不斷增長(cháng)，計算機屏幕不斷加大，直接進(jìn)行交 互式的數據流圖編輯是十分簡(jiǎn)單的。

有時(shí)當顯示一個(gè)LabVIEW程序流圖時(shí)，我聽(tīng)到一個(gè)問(wèn)題，“代碼在哪里？”，似乎如果不生成文本代碼那么圖表就是不真實(shí)的。我不得不驚嘆于我們整個(gè)工業(yè)是如何成功地讓世界確信：我們對傳統編程工具的限制實(shí)際上是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，它是一個(gè)嚴重的缺點(diǎn)，限制了程序編輯器和程序編譯器之間的連接以生成一個(gè)簡(jiǎn)單的ASCII流。人們在手拿一個(gè)音樂(lè )CD之時(shí)不會(huì )詢(xún)問(wèn)文本在哪里。
我們不會(huì )擁有或不需要一個(gè)CD的文本版本，因為我們擁有可以直接從一個(gè)的二進(jìn)制存儲格式（適合于工具）來(lái)編輯和播放音樂(lè )的工具。視頻也是這樣。錄像機記錄和播放視頻時(shí)無(wú)需任何作為中介的文本表示。

因此為什么它不同于編程語(yǔ)言？歷史上，擁有一個(gè)單獨的編輯器和編譯器是有必要的，而且最早完成的事情是將它們通過(guò)最底層的通用點(diǎn)連接起來(lái)，即ASCII字符。隨著(zhù)機器變的越來(lái)越大和越來(lái)越快，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境隨之出現，但最底層的通用點(diǎn)卻仍然存在。例如，一個(gè)程序文本縮進(jìn)形式中的有價(jià)值的信息完全被編譯器忽略。許多對設計基于語(yǔ)法編輯器的嘗試最終都失敗了，因為按字符編輯是如此的根深蒂固，以至于不可能達到按結構編輯的更高層次。編譯器只是接受使用編輯器直接匯編而成的7位ASCII字符流。我們在制作為人們使用的文本的時(shí)候使用不同的字體和顏色及類(lèi)型，但是卻沒(méi)有嘗試將這些方面應用到我們的編程語(yǔ)言編輯器或編譯器。

更為有趣的是，一些嘗試過(guò)圖形化和圖像式編程模型的研究人員具有相似的有局限性的觀(guān)點(diǎn)。編輯器生成了編譯器所解析的圖像。這個(gè)2D圖像是程序而且它打印在紙上與顯示在屏幕上一樣容易理解。關(guān)于圖像是如何構造的知識在編譯器開(kāi)始解析圖像之時(shí)完全被它忽略。

LabVIEW采取了不用的方式。LabVIEW的數據流圖比2D多一點(diǎn)，具有在需要時(shí)可彈出的有價(jià)值信息，例如接線(xiàn)頭，但是不會(huì )一直出現而混亂了圖表。您可以打印出一個(gè)LabVIEW應用程序，但是更容易在LabVIEW中觀(guān)察和瀏覽它。編譯器并不需要解析圖表，因為它已經(jīng)被解析了。編輯器在圖表被交互式構造時(shí)就構造了解析樹(shù)。所有構造圖形的用戶(hù)行為也構造了解析樹(shù)。傳送至編譯器或保存在文件中的信息比屏幕上可視的圖形更加豐富。因此，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)LabVIEW更像VCR模式而不是文本編輯器模式。而且傳送到編譯器的數據越豐富，編譯圖表的速度就可能越快，以至于用戶(hù)幾乎可以忽略它正在進(jìn)行。這就意味著(zhù)進(jìn)行改變和試驗之間的周期可以非常簡(jiǎn)短。

編譯器的速度只是用戶(hù)使用LabVIEW感受高效率的眾多原因之一。因為編輯器構造了解析樹(shù)，所以它能夠立即給出語(yǔ)法和語(yǔ)義的反饋，從而可以更早、更快的檢測和改正錯誤。

編輯器具有一個(gè)豐富的操作集，可以通過(guò)直接操作來(lái)快速創(chuàng )建詳細的用戶(hù)界面。每個(gè)模塊或VI都擁有一個(gè)用戶(hù)界面這個(gè)事實(shí)意味著(zhù)每一階段的交互式測試都易于完成，而無(wú)需編寫(xiě)任何額外的代碼。與傳統編程工具相比，在LabVIEW中那些必須在有意義的測試之前完成的應用程序部分更少了，這使得設計過(guò)程更加迅速。

甚至圖表中的數據類(lèi)型也易于使用。無(wú)需擔心存儲分配的細節即可安排和操作字符串和數組，這意味著(zhù)許多錯誤如丟失或重寫(xiě)內存都不存在。LabVIEW中所有這些能力的最終結果就是極大地提高了效率。許多方面的證據表明相對于傳統編程工具效率提高了4到10倍。因此，這可能是導致不將LabVIEW視為一種通用的編程語(yǔ)言的最主要的原因。它是一個(gè)更高級的設計工具，從臺式機器到嵌入式處理器，再到FPGA。對整個(gè)LabVIEW社區 來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單地將它稱(chēng)之為一種計算機語(yǔ)言也許是不公平的。

概要
隨著(zhù)LabVIEW的不斷發(fā)展和進(jìn)化，我們會(huì )繼續提高效率和性能、擴展功能，并擴展可能在其上應用的目標的數量。然而，我們不會(huì )被語(yǔ)言、編輯器、編譯器、調試器、設備驅動(dòng)器等之間的傳統界線(xiàn)所限制，因為我們相信通過(guò)從基本原理中重新思考這些情形可能在提高性能的同時(shí)減少復雜性。而且通過(guò)與LabVIEW用戶(hù)團體緊密合作，我們將會(huì )把這些可能變成現實(shí)。

所以，結論就是，LabVIEW是一個(gè)通用的編程語(yǔ)言嗎？不，它的含義遠遠超越于此。LabVIEW能夠被用來(lái)創(chuàng )建通用的應用程序嗎？絕對可以。