MATLAB程序调试基本方法分享

House · 发表于 2020-4-16 10:06

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MATLAB程序调试基本方法分享
前言
本文主要是对MATLAB程序调试中的一般方法进行总结，也是自己学习的记录。全文大致分为三个段落：

　　1）代码内调试；

　　2）断点调试方法；

　　3）指令调试方法；

本文主要为个人学习总结，并借鉴了前人的经验，相应链接在最后一并附上。

一、代码内调试
A-打印变量

z=hilbert(testdata'); % 希尔伯特变换
a=abs(z) % 包络线
fnor=instfreq(z); % 瞬时频率$ a+ N6 H, N: l: A& a

上面的代码，如果希望检查a是否正常：去掉末尾的分号；，即可在Command Window查看到对应的输出信息，特别是当变量出现在function时，如果不输出，则在Workspace中无法直接查看，此时该操作较方便。
B-局部执行

z=hilbert(testdata'); % 希尔伯特变换
a=abs(z); % 包络线
fnor=instfreq(z); % 瞬时频率# p) J! Q7 y) n4 b+ g

如果希望对某一部分代码，进行调试，则完全没有必要每次都从头运行，这时局部执行较方便。仍是这段代码，如果希望仅仅执行高亮部分，则箭头选中并按F9，此时程序仅仅运行高亮部分，可利用这个方法调试局部代码。
C-配合绘图（该操作可以配合以下各类方法使用）
图形比数据更易于观察，在调试过程中打开Workspace中的变量（快捷键：Crtl + D），然后选择plot，即可根据需求对数据进行绘图，便于观察特性：

例如选择需要观察的数据，分别选择bar以及suRF指令，即可绘制对应图形：

是不是也算方便？

二、断点调试方法

调试代码最经典的就是利用设置断点的方法，此处给出对应快捷键：

F12：设置/取消断点
F10：单步执行
F11：单步执行，且碰到function跳入函数内执行，F10则不会跳入，这是二者的明显区别
Shift + F11:跳入function之后，通过该指令推出function
F5：执行相邻两次断点见的所有指令，如：断点在for循环中，则F5一次，循环执行一次
Shift + F5：退出断点调试2 E& @' i8 t/ K' ~( j$ n

三、指令调试方法

A-keyboard + (return)

经常碰到一些情况，如：矩阵相乘A*B时（假设A已知，B需要运算得出），矩阵B的size难以确定，是用A*B还是A'*B难以确定，可不可以先计算B，运算完之后观察B的特性，再确定用A还是A‘？keyboard可以解决这个问题。

　　keyboard顾名思义，就是键盘的意思，即：把控制权交给键盘。执行程序的过程中，把控制权交给键盘，如何再重新返回程序呢？因此：

keyboard 与 return

通常联合使用。如执行：

max_eig = max( eig(G'*pinv(F)*G) ); %此处难以确定，还是max_eig = max( eig(G*pinv(F)*G') )
P_tmp = real(m+1 - max_eig);0 D& @% \3 }. a# _! z

但难以确定G还是G’,利用keyboard则可以修改为：

keyboard
P_tmp = real(m+1 - max_eig);
" b/ ~0 [3 Y" v& u$ ]2 G. T

在进入K>> 之后，此时已经可以观察F、G的size，因此在Command Windows输入：

max_eig = max( eig(G'*pinv(F)*G) );
return;
, [! L4 Y8 Z, ]( H

即可保证程序顺利执行。

B- try + (catch) + end

我们知道，matlab的代码是按行执行的，如果碰到错误行，则程序中断。try..catch可以使得可能出错的代码不影响后面代码的继续执行，也可以检查，排查，解决程序的一些错误，增强代码的鲁棒性和可靠性。

try ... end: `) U. X: T4 f8 z

try...end用于尝试运行一段也许可能出错的代码，比如：

m = rand(3,4);
n = magic(5);
try
a = m*n;
disp(a)
end
disp(m), w9 i, ^, G/ B: f# _# Y8 _& R

这段代码里面，a = m*n运行会出错，不满足矩阵乘法的原则。所以，a = m*n和disp(a)不执行，但后面的disp(m)亦然会执行。

try...catch...end
& O( M% [3 V7 T# u8 N

try...catch...end用于检查错误，如

m = rand(3,4);
n = magic(5);
try
a = m*n;
disp(a)
catch
disp(size(m))
disp(size(n))
end
disp(m)
6 C* @3 e* V9 E

这里面，当程序碰到 a = m*n;错误后，就会跳转到catch里面的语句，继续执行，有点类似于if...else...end。

C-dbstop

dbstop if error
* ~" a% U) ^5 j7 |8 X1 [6 e

在程序执行前输入：

dbstop if error
%================以下为main部分=================
....%略
% F7 k: H8 S, u- M

　如果运行出现错误，matlab会自动停在出错的那行，并且保存所有相关变量。真心好用。

dbstop in file! s* {' ]. `5 Q0 O0 P' e* c& L

　　在.m文件中,插入dbstop in file指令，如下面这段程序，我们在其中加入了dbstop in VMD,其中VMD是一个function：

load './data/Gdpyear.mat'
data=data-mean(data);%去均值,即数据中心化
dbstop in VMD
t=linspace(1992.0,2016.5,length(data)); %设定x轴
for st=1:9
K=st+1;
[u, u_hat, omega] = VMD(data, length(data), 0, K, 0, 1, 1e-5);
u=flipud(u);# U6 X- m- Y; J/ O) g" k; j

效果如下：

即设置断点并运行至VMD程序内部，此时通过F10/F11/Shift F11等断点操作中的快捷键，即可进行调试，Command Windows输入dbquit即可退出。

dbstop in file at location if expression
/ p. ]0 s6 p- `, J: q

比如有myprogram.m, 如下:

clear all;
close all
clc;
x = ones(1,10);
for n = 1:10
　　x(n) = x(n) + 1;
end
8 G! M% R4 L3 d4 C4 V

设置一个断点在 n >= 4时(对应程序位置为第6行),然后再运行程序:

dbstop in myprogram at 6 if n>=4;
myprogram;
% t5 q1 a l/ Z

　　这时有:

6 x(n) = x(n) + 1;
K>>
Type dbquit to exit debug mode.
- j. m5 J. M' G

可见，dbstop比断点设置更加智能，控制起来更为方便。补充一句：

dbstop in file at location %在指定行设置断点
/ l& ?4 i# c, C' `' S. b# q

此时与F12等价。

所有dbstop，可配合return或者dbstop使用；
$ R" J3 c/ z8 S' {6 n5 L% U% T* E. U- y　　return:返回；
3 `% C* [) N2 I2 r　　dbstop:停止

调试完成，需要清除所有断点：

清除所有M文件的所有断点9 b& w: ]4 s, i O

在Command Windows输入：

dbclear all
* q# Z! `1 H% ]9 J. h

清除文件名为mfile的文件的所有断点
: {$ r5 J. g& o9 u

在Command Windows输入：

dbclear all in mfile:
* z) n( e6 } ~9 {. y- i

其他dbstop相关（前文所述，已满足基本Debug，此处列出其他操作，不再展开介绍，供感兴趣的朋友阅读）：
' e3 Z Q# R& ^( H( u$ z+ Z

（1）设置断点：

* dbstop in mfile:在文件名为mfile的M文件第一个可执行语句前设断点；
+ }- Y" N! S7 S4 }& g* dbstop in mfile at lineno:在mfile的第lineno行设断点；( b W6 [3 z' u% W- H
* dbstop in mfile at subfun:当程序执行到子程序subfun时，暂时中止执行，并设断点；
8 U+ D* f5 d% l% i4 a* dbstop if error:遇到错误时，终止M文件运行，并停在错误行（不包括try...catch语句中检测到的的错误，不能在错误后重新开始运行）；
7 E) S1 B) t% ^6 G; X7 R* dbstop if all error:遇到任何类型错误均停止（包括try...catch语句中检测到的的错误）；7 \0 _7 N2 e4 f& s0 l' F0 k
* dbstop if warning:程序可恢复运行；
: n6 p' a( R5 x4 @% c7 r1 ~* dbstop if caught error:当try...catch检测到运行时间错误是，停止M文件执行，可恢复运行；, c/ [2 Y! R: v" i! _0 M, @
* dbstop if naninf 或 dbstop if infnan

（2）断点清除：

* dbclear all:清除所有M文件中的所有断点；. o2 `% p" A2 i C0 j
* dbclear all in mfile:清除文件名为mfile的文件中的所有断点；: e( ~( ^* E5 t/ B. c
* dbclear in mfile:清除文件名为mfile中第一个可执行语句前的断点；
# s7 W+ w# V; S5 x* dbclear in mfile at lineno:3 r- K: D# R0 o
* dbclear in mfile at subfun:
% Y) Z' o! x" D3 ?6 [% i) ^* dbclear if error/warning/naninf/infnan:

（3）恢复运行：

* dbcount:从断点处恢复程序的执行，直到下一个断点或错误后返回Matlab基本工作空间；

（4）执行一行或多行语句：

* dbstep：执行下一个可执行语句；
+ H8 o( I& Q7 a5 {; s* B+ M6 E* dbstep nlines：执行下nlines行可执行语句；
% ~# x4 T! Y9 t* dbstep in：执行下一行可执行语句，如有子函数，进入；
; r1 m0 C R# G! b& z* dbstep out：执行函数剩余部分，离开函数时停止；
( L' d" M' X$ R7 q* l* 注：这四种都返回调试模式，如遇断点，中止；

sharkN · 发表于 2020-4-16 18:22

楼主分享的MATLAB程序调试基本方法都是些很实用的方法。

YNhhU · 发表于 2020-4-20 15:57

很实用啊，楼主好人，谢谢分享。

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