§ 2.38. Отладка программы

2.38.1. Понятие о способах отладки программы.

Отладка программ – это не менее серьезный этап, чем их подготовка, что, к сожалению, нечасто учитывают начинающие программисты, воодушевленные успехом работы первых простых программ. По мере усложнения программ, необходимость в средствах их отладки возрастает.

Отладка программы – это многоуровневый процесс выявления места расположения ошибок и определения причины их появления. В системе MATLAB для этой цели предусмотрено немало вспомогательных средств, которые реализованы, в частности, в редакторе M-файлов (называемым также отладчиком M-файлов), который имеет достаточно простой графический интерфейс) и средства для визуализации процесса поиска ошибок.

Одним из таких средств является возможность отображать различными цветами разные элементы программы (переменные, операторы, константы, комментарии, ключевые слова программирования и т.д.), а также выравнивания строк программы в зависимости от используемых ключевых слов и управляющих конструкций. Таким образом, редактор автоматически выполняет синтаксический контроль текстов (листингов) программ, однако ошибки иного рода система MATLAB отыскать не в состоянии.

Простые программы, как правило, не требуют использования специальных инструментов отладки. Добиться корректного выполнения программы обычно оказывается возможным после нескольких ее запусков с использованием различных исходных данных. В верификационных целях зачастую полезно задать просмотр результатов промежуточных вычислений, удалив в программе символы «точка с запятой» (;), которые традиционно завершают инструкции. Более того, можно и вовсе ввести дополнительные переменные для отображения хода вычислений, а по завершении проверки вернуть программный код к исходному виду.

При возникновении ошибки в процессе выполнения программы система MATLAB предпринимает попытки ее самостоятельной идентификации, выводя в командное окно сообщение, описывающее приблизительный характер ошибки и номер строки, в которой она обнаружена (следует отметить, впрочем, что такая диагностика не всегда достоверна).

Совсем иначе обстоит дело с отладкой сложных программ – простыми приемами проверки здесь не обойтись, необходимо использовать специальные инструменты отладки. Наиболее универсальным и удобным приемом в этом отношении является размещение в тексте программы точек останова (или прерывания; Breakpoint) и последующее пошаговое выполнение кода (используя, например, возможности редактора-отладчика MATLAB), при котором имеется возможность просмотреть содержимое рабочего пространства (т.е. всех значений переменных, использующихся в программе).

Для создания точки останова следует поместить курсор в выбранную точку и нажать функциональную клавишу F12 (отметим, что повторное нажатие этой клавиши убирает точку останова) или выбрав в главном меню пункт Breakpoints и далее в ниспадающем окне указать Set/Clear. После этого в строке слева появится маркер в виде красного кружка, указывающий на то, что в данной строке размещена точка останова. Далее, не закрывая окна редактора, следует перейти в командное окно системы MATLAB и запустить из командной строки функцию на выполнение. В результате произойдет останов выполнения функции прямо на строке, в которой поставлена точка останова. В данном состоянии можно просматривать фактические значения входных параметров файл-функции, текущие значения глобальных и локальных переменных, а также вычислять значения выражений, содержащие переменные, находящиеся в данный момент в рабочем пространстве. Для просмотра значения переменной, достаточно подвести курсор к ее имени в тексте функции, после чего на экране появится всплывающий желтый прямоугольник со значением переменной внутри него.