Для подготовки, редактирования и отладки m-файлов служит специальный многооконный редактор. Он выполнен как типичное приложение Windows. Редактор можно вызвать командой edit из командной строки или командой New > M-file из меню File. После этого в окне редактора можно создавать свой файл, пользоваться средствами его отладки и запуска. Перед запуском файла его необходимо записать на диск, используя команду Filе > Save as в меню редактора.
На рис. 5.20 показано окно редактора/отладчика с текстом простого файла в окне редактирования и отладки.
Подготовленный текст файла (это простейшая и наша первая программа на языке программирования MATLAB) надо записать на диск. Для этого используется команда Save As, окно которой видно на рис. 5.20 внутри окна системы редактора/ отладчика. Работа с окном команды Save As уже описывалась.
После записи файла на диск можно заметить, что команда Run в меню Tools (Инструменты) редактора становится активной (до записи файла на диск она пассивна) и позволяет произвести запуск файла. Запустив команду Run, можно наблюдать исполнение m-файла; в нашем случае — это построение рисунка в графическом окне и вывод надписи о делении на ноль в ходе вычисления функции sin(x)/x в командном окне системы (рис. 5.21).
На первый взгляд может показаться, что редактор/отладчик — просто лишнее звено в цепочке «пользователь — MATLAB». И в самом деле, текст файла можно было бы ввести в окно системы и получить тот же результат. Однако на деле редактор/отладчик выполняет важную роль. Он позволяет создать m-файл (программу) без той многочисленной «шелухи», которая сопровождает работу в командном режиме. Далее мы убедимся, что текст такого файла подвергается тщательной синтаксической проверке, в ходе которой выявляются и отсеиваются многие ошибки пользователя. Таким образом, редактор обеспечивает синтаксический контроль файла.
Редактор имеет и другие важные отладочные средства — он позволяет устанавливать в тексте файла специальные метки, именуемые точками прерывания (breakpoints). При их достижении вычисления приостанавливаются, и пользователь может оценить промежуточные результаты вычислений (например, значения переменных), проверить правильность выполнения циклов и т. д. Наконец, редактор позволяет записать файл в текстовом формате и увековечить ваши труды в файловой системе MATLAB.
Для удобства работы с редактором/отладчиком строки программы в нем нумеруются в последовательном порядке. Редактор является многооконным. Окно каждой программы оформляется как вкладка.
Цветовые выделения и синтаксический контроль
Редактор/отладчик m-файлов выполняет синтаксический контроль программного кода по мере ввода текста. При этом используются следующие цветовые выделения:
· ключевые слова языка программирования — синий цвет;
· операторы, константы и переменные — черный цвет;
· комментарии после знака % — зеленый цвет;
· символьные переменные (в апострофах) — зеленый цвет;
· синтаксические ошибки — красный цвет.
Благодаря цветовым выделениям вероятность синтаксических ошибок снижается.
Однако далеко не все ошибки диагностируются. Ошибки, связанные с неверным применением операторов или функций (например, применение оператора - вместо + или функции cos(x) вместо sin(x) и т. д.), не способна обнаружить ни одна система программирования. Устранение такого рода ошибок (их называют семантическими) — дело пользователя, отлаживающего свои алгоритмы и программы.
Понятие о файлах-сценариях и файлах-функциях
Здесь полезно отметить, что m-файлы, создаваемые редактором/отладчиком, делятся на два класса:
· файлы-сценарии, не имеющие входных параметров;
· файлы-функции, имеющие входные параметры.
Видимый в окне редактора на рис. 5.21 файл является файлом-сценарием, или Script-файлом. Данный файл не имеет списка входных параметров и является примером простой процедуры без параметров. Он использует глобальные переменные, т. е. такие переменные, значения которых могут быть изменены в любой момент сеанса работы и в любом месте программы.
Для запуска файла-сценария из командной строки MATLAB достаточно указать его имя в этой строке. Рис. 5.22 поясняет это. Обратите внимание на команду grid on, исполняемую после запуска созданного файла. Эта команда наносит на график сетку из точечных линий.
Файл-функция отличается от файла-сценария прежде всего тем, что созданная им функция имеет входные параметры, список которых указывается в круглых скобках. Используемые в файле-функции переменные являются локальными переменными, изменение значений которых в теле функции никоим образом не влияет на значения, которые те же самые переменные могут иметь за пределами функции.
Иными словами, локальные переменные могут иметь те же имена (идентификаторы), что и глобальные переменные (хотя правила культурного программирования не рекомендуют смешивать имена локальных и глобальных переменных). В дальнейшем мы рассмотрим этот вопрос более подробно, а пока вернемся к теме данного урока — описанию интерфейса компонентов системы MATLAB.
Панель инструментов редактора и отладчика
Редактор имеет свое меню и свою инструментальную панель. Внешний вид инструментальной панели показан на рис. 5.23. По стилю данная панель похожа на панель инструментов окна командного режима работы, но имеет несколько иной набор кнопок.
· Cut — вырезание выделенного фрагмента и перенос его в буфер;
· Сору — копирование выделенного объекта в буфер;
· Paste — размещение фрагмента из буфера в позиции текстового курсора;
· Undo — отмена предшествующей операции;
· Redo — повтор отмененной операции;
· Find text — нахождение указанного текста;
· Show function — показ функции;
· Set/Clear Breakpoint — установка/сброс точки прерывания;
· Clear All Breakpoints — сброс всех точек прерывания;
· Step — выполнение шага трассировки;
· Step In — пошаговая трассировка с заходом в вызываемые m-файлы;
· Step Out — пошаговая трассировка без захода в вызываемые m-файлы;
· Save and Run — запись и сохранение;
· Exit Debug Mode — выход из режима отладки.
С назначением ряда из этих кнопок вы уже знакомы, поскольку оно аналогично описанному ранее для основного окна MATLAB. А вот о назначении других кнопок надо поговорить.
Работа с точками прерывания
Основным приемом отладки rn-файлов является установка в их тексте точек прерывания (Breakpoints). Они устанавливаются (и сбрасываются) с помощью кнопки Set/Clear Breakpoint Сброс всех точек прерывания обеспечивается кнопкой Clear All Breakpoints.
Рассмотрим рис. 5.24, на котором в окне редактора/отладчика видна конструкция цикла. Как будет меняться переменная s, значение которой должно давать ряд натуральных чисел?
Прежде всего для отладки надо записать программу на диск, а. затем установить напротив выражения s=s+l точку прерывания — она отчетливо видна на рис. 5.24 как красный кружок. Для установки точки прерывания необходимо поместить текстовый курсор в нужное место (напротив указанного выражения) и щелкнуть на кнопке Set/Clear Breakpoint или щелкнуть справа от номера строки.
Рис. 5.24.Простейший пример на применение точки прерывания в программе
Теперь при пуске программы командой Run она будет исполнена до точки прерывания, после чего текущие значения s будут выведены в окне MATLAB. С помощью кнопки Step (Шаг) можно выполнить очередной шаг вычислений и т. д. Если отпала необходимость останова в точках прерывания, достаточно кнопкой Clear All Breakpoints удалить разом все точки прерывания. Желтая стрелка указывает, в каком месте программы произошла остановка. Обратите внимание на то, что в этом примере каждый шаг исполнения цикла фиксируется в окне командного режима системы MATLAB. При остановке в точке прерывания вы можете провести контроль значений переменных как «вручную», так и с помощью организации вывода на просмотр перед точкой прерывания.
Вы можете задать выполнение программы без остановки при заходе, но с остановкой при выходе (кнопка Step Out), и с остановкой при заходе в вызываемые m-файлы (кнопка Step In). Кнопка Exit Debug Mode (Выход из режима отладки) прекращает операции отладки.
