MATLAB 程式設計入門篇 程式除錯 張智星 (Roger Jang)

Presentation on theme: "MATLAB 程式設計入門篇 程式除錯 張智星 (Roger Jang)"— Presentation transcript:

1 MATLAB 程式設計入門篇 程式除錯 張智星 (Roger Jang) jang@mirlab.org
清大資工系 多媒體檢索實驗室

2 17-1 簡介 MATLAB 的除錯器(Debugger)功能包含： 一般程式語言的錯誤分類 查詢每一個函數的工作空間（Workspace）
顯示函數呼叫過程中的的堆疊（Function Call Stack） 一列一列地執行 M 檔案（Step-by-step Execution） 一般程式語言的錯誤分類 語法錯誤 邏輯錯誤

3 17-2 一般除錯技巧(1/2) 一般偵測邏輯錯誤的方法： 去除運算式最尾端的分號，運算式執行的結果會印在 MATLAB 指令視窗中。
在程式中加入 keyboard 指令，可使程式執行至此處即暫停，並顯示“k >>”的提示號（k 代表 keyboard），以便查看或改變工作空間的任何變數，若要繼續執行程式，可在 MATLAB 指令視窗下輸入“return”並按下 Enter 鍵。

4 17-2 一般除錯技巧(2/2) 使用判斷式及 fprintf 指令印出變數的值。
在除錯一個單獨函數時，可在其第一列的函數宣告列加上 %，並定義輸入引數的值，此時我們就可以直接以腳本（Scripts）的方式來執行此 M 檔案，並保留所有變數於 MATLAB 工作空間之中。 使用 MATLAB 的除錯器。

5 17-3以命令列為主的除錯程式(1/2) 語 法 功 能 dbstop at line# in filename
語 法 功 能 dbstop at line# in filename 設定中斷點（Break Points） （line# 代表行號，filename 代表檔案名稱） dbclear at line# in filename 清除中斷點 （line#代表行號，filename 代表檔案名稱） dbstop if warning dbstop if error dbstop if naninf dbstop if infnan 若遇到「警告」（Warning）、「錯誤」（Error）、或「非數值/無窮大」（NaN/Inf），則暫停程式執行

6 17-3以命令列為主的除錯程式(2/2) dbcont 從暫停狀態繼續執行 dbstackdbstatus filename
列出某檔案的所有中斷點 （filename 代表檔案名稱） dbstep n 執行 n 列指令 dbtype filename 列出檔案內容（包含每列編號） dbdown 向下進入局部的工作空間 dbup 向上進入呼叫端的工作空間 dbquit 離開除錯模式

7 dbstop 的一般格式及相關說明 可以利用dbstop來指定程式碼的中斷點 指 令 格 式 說 明
指 令 格 式 說 明 dbstop in filename at line# 停止執行於某檔案的某行 dbstop in filename at subfunction 停止執行於某檔案的次函數 dbstop in filename 停止執行於某檔案 dbstop if error 若出現錯誤，則暫停程式執行，並停留在發生錯誤的工作空間 dbstop if warning 若出現警告，則暫停程式執行，並停留在發生警告的工作空間 dbstop if naninf dbstop if infnan 若出現 nan 或 inf，則暫停程式執行，並停留在發生 nan 或 inf的工作空間

8 離開除錯模式後的動作 進入除錯模式後，可檢查任何變數的值，也可以執行其他任何指令或手稿(script)。 檢查完畢後，可能採取的動作有：
指 令 格 式 說 明 dbcont 繼續執行程式 dbstep n 執行 n 列程式碼 dbtype filename 列出程式碼 dbdown 向下切換至另一個工作空間 dbup 向上切換至另一個工作空間 dbstack 列出函數呼叫過程中的堆疊 dbquit 跳出除錯模式

9 dbstep 的格式及說明 dbstep可以一次執行一列或多列程式碼，或是進入或跳出一個指令的內部程式碼 。 指 令 格 式 說 明
指 令 格 式 說 明 dbstep 執行下一列程式碼 dbstep n 執行下 n 列程式碼 dbstep in 進入下一列指令的程式碼 dbstep out 跳出目前指令的程式碼

10 dbclear及dbstatus 的用法 dbclear 用於取消中斷點，用法與dbstop的格式同，只需將dbstop改成dbclear。若要清除所有的中斷點，可用 dbclear all。 dbstatus 可列出所有的中斷點。 指 令 格 式 說 明 dbstatus 列出所有中斷點 dbstatus filename 列出在一檔案中的中斷點 s = dbstatus(…) 將中斷點的資訊傳回變數 s

11 實例：計算一向量的倒數和 範例： recipsum.m 此函數包含一錯誤，執行時即會出現： >> type recipsum
function out = recipsum(x) recip = reciproc(x); out = sum(recip); function output = reciproc(input) output = 1./x; >> recipsum([1 2 3]) ??? Input argument 'x' is undefined. Error in ==> D:\matlabBook\MATLAB程式設計：基本篇\17-程式除錯\recipsum.m On line 3 ==> recip = reciproc(x);

12 使用dbstop及dbstatus 讓MATLAB 停留在產生錯誤訊息的函數： >> dbstop if error
確認所建的中斷條件： 　　 >> dbstatus 　　　　　　　　　　　　　　 Stop if error. 再呼叫原函數，會停在錯誤發生的程式碼：

13 使用dbstack及dbtype 此時可在指令視窗使用 dbstack 來顯示 MATLAB 所在的函數：
k>> dbstack > In recipsum>reciproc at 7 In recipsum at 3 k>> dbtype 1 function out = recipsum(x) 2 3 recip = reciproc(x); 4 out = sum(recip); 5 6 function output = reciproc(input) 7 output = 1./x;

14 使用dbquit、dbup及dbdown
在除錯器中將x改成input，則正確答案為： 當程式暫停執行於一個函數時，可以使用 dbup 及 dbdown 來跳到不同的工作空間，以便檢視各變數。 k>> dbquit % 離開除錯模式 >> recipsum1([1 2 3]) ans = 1.8333

15 設立中斷條件 上述範例修正後的檔案為recipsum1.m，執行時還是可能會有問題 => Divide by zero.
另設一個中斷條件來檢查錯誤所在，再呼叫函數： >> recipsum1([2 0 2]) ans = Inf >> dbstop if naninf >> recipsum1([2 0 2]) NaN/Inf breakpoint hit for recipsum1 on line 4. 4 out = sum(recip); K>>

16 除錯後的最終結果 假設在輸入為 0 時，其倒數不計，則程式碼可修正如下，recipsum2.m： 正確答案為：
k>> dbquit % 離開除錯模式 >> type recipsum2 function out = recipsum(x) recip = reciproc(x); out = sum(recip); function output = reciproc(input) input(find(input==0)) = []; % Eliminate "0" elements output = 1./input; >> recipsum2([2 0 2]) ans = 1

17 17-4以圖形介面進行程式除錯 進行除錯，可由指令列下達 edit 或 open 指令，例如：
>> edit recipsum1 可開啟 MATLAB 除錯器（也是編輯器）

18 除錯指令與圖示 圖 示 MATLAB 對應指令 說 明 dbstop/dbclear 設立或移除中斷點 dbclear all
圖 示 MATLAB 對應指令 說 明 dbstop/dbclear 設立或移除中斷點 dbclear all 移除所有中斷點 dbstep 執行下一列程式碼 dbstep in 進入某函數程式碼 dbstep out 退出某函數程式碼 dbcont 繼續執行程式碼 dbquit 跳出除錯模式 dbtype 列出程式碼

19 設立中斷點(1) 欲設立中斷點於 reciproc 函數的第一列，可利用滑鼠將游標置於該列並點取 圖示。(紅點，代表中斷點 )

20 設立中斷點(2) 若執行此函數，即可停於該中斷點： >> recipsum1([1 2 3]) (綠色箭號顯示現在所在的位置 )

21 檢視變數或運算式 中斷後可在指令列檢視各個變數的值，或選取工具列上的 stack 下接式選單，以跳至不同的工作空間。
檢視變數或運算式有三 ： 將游標移到變數附近 在指令列輸入變數或運算式。 選取變數或運算式後，利用滑鼠右鍵點取，並選擇“Evaluate Selection”。

22 逐步執行 若按下 圖示（或在指令列輸入 dbstep），則綠色箭號變成向下，代表即將離開此次函數。

23 不同版本的MATLAB圖示對應關係 第六/七版 圖示 第五版 MATLAB 對應指令 說 明 dbstop/dbclear 設立或移除中斷點
說 明 dbstop/dbclear 設立或移除中斷點 dbclear all 移除所有中斷點 dbstep 執行下一列程式碼 dbstep in 進入某函數程式碼 無 dbstep out 退出某函數程式碼 dbcont 繼續執行程式碼 dbquit 跳出除錯模式 dbtype 列出程式碼