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
/ T4 m, g5 v8 }; l/ M0 a P

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4 _5 v. u3 Z, F

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 m: A- @; C, E+ J

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);) b9 `4 y' {: \. X/ V( B

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);
% j# V) B: ~3 U' G, q# m7 ?

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;$ g$ J. S) d4 M+ \% E

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
+ m5 K0 j1 H1 s* K" I8 D/ M, \

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)8 y# P. B1 Q; r5 O

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
- C9 a1 \. s! _3 f7 ~

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)" q3 k4 `1 o1 _( |

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
. K% B" i6 [8 }. b

在程序执行前输入：

dbstop if error
%================以下为main部分=================
....%略
- K) |: a5 J3 n# M2 y

　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
i8 c7 D; a, r5 Z0 [) f& D U

　　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);! j4 W& d2 X, i) J) D

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
7 P; H" q# C) m/ E1 [

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
- N1 f, M& |# i, W# S

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;
8 H) a) p" l# f8 I- V% T

　　这时有:

6 x(n) = x(n) + 1;
K>>
Type dbquit to exit debug mode.4 C5 @8 p4 j; O7 y

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: [- k$ X c+ |( o# ?+ K0 \! D

此时与F12等价。

所有dbstop，可配合return或者dbstop使用；
# j7 v) ?9 R; ]% \5 \　　return:返回；
) R1 o) v* y. V7 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
$ O* ]1 B3 c! ]; b4 ?8 z

在Command Windows输入：

dbclear all& H) L4 r" t7 y9 s* c$ `( y2 }

清除文件名为mfile的文件的所有断点
! M' _7 g+ h2 @" n3 |' t

在Command Windows输入：

dbclear all in mfile:4 X# G, ?9 i% 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）：
7 A7 v' o& ]8 y( j8 i, I5 y, @

（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；
7 Z& v+ G) i" p2 X0 F* dbstop in mfile at lineno:在mfile的第lineno行设断点；
) z7 u1 p5 I1 P* 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；& {# H* W# K* t& Q
* 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）；- c4 ~# i- ~; n$ _
* 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）；3 d/ f5 B( A2 k
* dbstop if warning:程序可恢复运行；
* e7 F6 y2 a3 q* a9 d' h' M* 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；
6 Z- Q3 I0 ^! O& A* 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；1 [( I( T# i$ f8 [5 o' n+ U3 M3 J
* dbclear all in mfile:清除文件名为mfile的文件中的所有断点；
6 p6 x {7 m1 m3 x/ R' A+ A" p1 O* dbclear in mfile:清除文件名为mfile中第一个可执行语句前的断点；
, b d/ O/ x1 X! b3 P* dbclear in mfile at lineno:
: p7 }) ~8 c5 V8 Y# M* dbclear in mfile at subfun:
- u/ H# X2 ?5 s# q, @* 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；) P9 |4 q% ^1 u$ t! h) G
* dbstep nlines：执行下nlines行可执行语句；& D% K' K) i( _7 {6 h
* dbstep in：执行下一行可执行语句，如有子函数，进入；& |1 c: B( B1 e7 M
* dbstep out：执行函数剩余部分，离开函数时停止；' J7 V E% s+ P; p$ L# S( N
* 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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