解答19: デバッグとプロファイリング

概要

Zigのデバッグ機能とプロファイリング手法を活用して、バグの発見とパフォーマンスの最適化について学びます。

解答のポイント

1. std.debug

// デバッグ出力
std.debug.print("Value: {}\n", .{value});

// スタックトレース
std.debug.dumpCurrentStackTrace(null);

// アサーション
std.debug.assert(condition);

2. タイミング計測

const start = std.time.nanoTimestamp();
// 処理
const end = std.time.nanoTimestamp();
const elapsed = end - start;
std.debug.print("Elapsed: {} ns\n", .{elapsed});

3. メモリトラッキング

var gpa = std.heap.GeneralPurposeAllocator(.{
    .safety = true,
    .thread_safe = true,
}){};
defer {
    const leaked = gpa.deinit();
    if (leaked == .leak) {
        std.debug.print("Memory leak!\n", .{});
    }
}

4. カスタムプロファイラー

pub const Profiler = struct {
    name: []const u8,
    start: i64,
    
    pub fn begin(name: []const u8) Profiler {
        return .{
            .name = name,
            .start = std.time.nanoTimestamp(),
        };
    }
    
    pub fn end(self: Profiler) void {
        const elapsed = std.time.nanoTimestamp() - self.start;
        std.debug.print("{s}: {} ns\n", .{self.name, elapsed});
    }
};

実装例: ベンチマーク

fn benchmark(comptime name: []const u8, func: anytype, iterations: usize) !void {
    const start = std.time.nanoTimestamp();
    
    var i: usize = 0;
    while (i < iterations) : (i += 1) {
        try func();
    }
    
    const end = std.time.nanoTimestamp();
    const total = end - start;
    const avg = @divTrunc(total, iterations);
    
    std.debug.print("{s}:\n", .{name});
    std.debug.print("  Total: {} ns\n", .{total});
    std.debug.print("  Average: {} ns\n", .{avg});
    std.debug.print("  Iterations: {}\n\n", .{iterations});
}

よくある間違い

ビルドモードの確認忘れ

# 間違い
zig build-exe main.zig  # デバッグビルド（遅い）

# 正しい
zig build-exe -O ReleaseFast main.zig  # 最適化ビルド

タイマーの精度

// 間違い
const start = std.time.milliTimestamp();  // ミリ秒単位（粗い）

// 正しい
const start = std.time.nanoTimestamp();  // ナノ秒単位（精密）

発展課題

• フレームグラフジェネレーター
• メモリアロケーショントラッカー
• ホットスポット検出ツール
• カバレッジ測定
• パフォーマンス回帰テスト

まとめ

適切なデバッグとプロファイリングは、高品質なソフトウェア開発に不可欠です。Zigは強力なツールを標準で提供しています。