MATLABプログラムのバグ取りを行う際、次のように思うことはありませんか？
計算途中の変数の値を手軽に確認できたらいいのに…
デバッガは、まさにそれを叶える機能です！
この記事では、MATLABデバッガの基本的な使い方をまとめます。
デバッグの流れ
デバッガを用いたデバッグの基本的な流れは、次の通りです。
- 気になる所でプログラムを一時停止させる
- 変数の詳細を確認する
- 次の気になる所までプログラムを走らせる
- 以降2,3の繰り返し
順に操作方法を見ていきましょう。以降、次の漸化式を解くデモプログラムを使用して、説明します。
$$x_{k+1}=\cos^2(x_k)$$
num_of_data = 100; % データ数設定
x = zeros(1,num_of_data); % 変数初期化
for num = 1 : num_of_data-1
x(num+1) = sqcos(x(num)); % 漸化式解く
end
function output = sqcos(input) % 漸化式関数
output = cos(input)^2;
end
基本の使い方
気になる所でプログラムを一時停止させる
まず、プログラムにブレークポイントと呼ばれる停止ポイントを設定します。
forループの中にブレークポイントを設定してみましょう。該当行の左の「-」をクリックすることで、ブレークポイントが設定されます。
設定したブレークポイントをもう一度クリックすると、削除されます。
ブレークポイントが設定された状態でプログラムを実行すると、ブレークポイントに差し掛かった時点で処理が一時停止され、デバッグモードに入ります。
変数の詳細を確認する
デバッグモードに入りました。矢印の行はまだ実行されていない状態です。
デバッグモード中は、コマンドウィンドウの「>>」が「K>>」に変わります。ワークスペースタブにその時点での変数一覧が表示されるので、それぞれの値を確認することができます。便利ですね！
エディタ上の変数にマウスホバーしても変数値が表示されます。また、コマンドウィンドウから命令を打ち込むことも可能です。変数の詳細を確認するのに便利です。
コマンドウィンドウからplot関数を呼び出してデータをプロットすることも可能ですが、デバッグ中はGUIのプロット機能を用いると便利です。方法はこちらの記事で紹介していますので、興味があれば合わせてご参照ください。
次の気になる所までプログロムを走らせる
エディタ上部の「デバッグ」タブより、再びプログラムを走らせることができます。
それぞれのボタンの機能を説明していきます。
続行
次のブレークポイントまでプログラムが走ります。
ステップ
プログラムが一行ずつ走ります。変数の変化をじっくり追うときに便利です。
ステップイン
これもプログラムが一行ずつ走りますが、その行に関数があるとその関数の中に入ります。
例えば今回の例で「ステップイン」を押すと、関数sqcosに入った状態で処理が一時停止します。ワークスペースに表示される変数は、その関数から見える変数（ローカル変数）に変わります。
この状態から関数外の変数を見たいときは、「関数呼び出しスタック」プルダウンから関数呼び出し元の視点に戻ればOKです。視点が変わるだけで、プログラム処理の現在位置は変わりません。
ステップアウト
現在の関数を出るまでプログラムが走ります。
カーソル行まで実行
エディタ上のカーソル位置までプログラムが走ります。「ちょっとそこまで」走らせるときに便利です。
デバッガの基本的な操作方法は以上です。思ったより簡単ですね！
その他便利な使い方
ブレークポイント全消去
「ブレークポイント」ボタンより可能です。
条件付きブレークポイント
「もしこうなったら一時停止」という条件付きブレークポイントも設定できます。
ブレークポイントを右クリックし、「条件の設定／変更」を選択します。
条件設定ウィンドウが表示されるので、条件式を入力します。
あとは通常と同じくプログラムを実行するだけです。
設定した条件付きブレークポイントをクリックすると、ブレークポイントが一時的に無効化されます。無効化した状態でもう一度クリックすると、ブレークポイントが条件ごと消去されてしまうので注意してください。再び有効にするには、右クリックから「ブレークポイントを有効にする」を選択します。
停止ポイントをコードで記述
keyboard
とプログラム中に記述すると、その行でコードが一時停止し、デバッグモードに入ります。
ブレークポイントと違ってMATLABを終了させても消えませんが、代わりに一括削除ができないので多用は避けたほうが無難です。
とりあえずマズいことになったら停止
「実行」ボタン下より、エラー・警告・数値発散が発生した時点で停止し、デバッグモードに移行するよう設定できます。 具体的にブレークポイントを設定する必要がないので便利です。
もちろん、error関数／warning関数によって自分で実装したエラー・警告に対しても、一時停止してくれます。これらの関数を使い、望ましくない挙動を事前にマークしておくと、より柔軟にデバッグすることができます。
試しに今回のプログラムのforループに、ラストループにて警告を出す処理を入れてみます。（何の意味もない警告なので、あまりいい例ではないですが）
for num = 1 : num_of_data-1
x(num+1) = sqcos(x(num)); % 漸化式解く
if num == num_of_data-1
warning('ラスト1回だよ'); % 警告追加
end
end
「警告で一時停止」オプションを設定して実行すると、warning関数が呼ばれた時点で一時停止し、デバッグモードに移行します。
以上、MATLABデバッガの使い方まとめでした。デバッガを使って快適なMATLABライフを！
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