matlab-generate-code

MATLAB Coder でコードを生成する

MATLAB Coder のワークフローを包括的に扱うスキルです。コードを生成して検証し、設定を調整し、プロファイリング済みの MEX で高速化します。

使用する場面

• MATLAB 関数から C/C++ または CUDA コード（MEX、lib、dll、exe）を生成するとき
• コード生成に対応する必要がある新しい MATLAB コードを作成するとき
• 既存の MATLAB コードがコード生成に対応しているか確認するとき、またはコード生成エラーを修正するとき
• 特定のターゲット（組み込み、速度、可読性、安全性）向けにコード生成の設定を行うとき
• 生成されたコードが MATLAB の出力と一致することを検証するとき（coder.runTest、matlabtest.coder.TestCase）
• 生成された MEX 関数のプロファイリングと高速化を行うとき
• coder.* ディレクティブ（coder.varsize、coder.const、coder.extrinsic、coder.ceval など）を使用するとき

使用しない場面

• Simulink Coder／Embedded Coder の Simulink モデルのワークフロー
• C、C++、CUDA 以外のターゲット言語向けにコードを生成するとき
• Fixed-Point Designer の変換ワークフロー
• 手書きの MEX C ファイル（MATLAB Coder で生成していないもの）
• コード生成とは関係のない一般的な MATLAB プログラミング

より具体的なスキルへの案内

• AI モデルからコードを生成する場合（loadPyTorchExportedProgram／loadLiteRTModel を介した PyTorch .pt2／LiteRT .tflite）→ matlab-deploy-ai-model を使用してください。基盤となる coder.* ディレクティブ、設定の調整、スクリーナー／検証については、このスキルに戻ってください。
• 物理的な組み込みハードウェアにデプロイする場合（ターゲット上の PIL、ERT ハードウェア設定、ボードの選択 — STM32／Raspberry Pi／ARM Cortex）→ matlab-deploy-embedded-code を使用してください。このスキルでは、ハードウェアをターゲットとする段階までのホスト側コード生成、SIL、設定の調整を扱います。
• インタープリター実行される MATLAB を M コードの書き換えで高速化する場合（ベクトル化、事前割り当て、キャッシュ）→ matlab-optimize-performance を使用してください。このスキルの高速化手順は、アルゴリズムの再構成ではなく、MEX／C へのコンパイルを前提としています。
• 一般的な MATLAB テストを作成する場合（パラメーター化テスト、フィクスチャ、モック、App Designer）→ matlab-write-tests を使用してください。テストスイートの実行、カバレッジの収集、CI/CD については matlab-run-tests を使用してください。このスキルでは、コード生成との同等性を検証するテスト（coder.runTest、matlabtest.coder.TestCase）のみを扱います。
• コード生成が目的ではなく、非推奨 API を現行の状態に合わせて保守性を高める場合→ matlab-modernize-code を使用してください。このスキルでは、明示的な許可を得たうえで、コード生成の制約を満たすためだけにソースを書き換えます。

ルーティング — 必要に応じて対応するリファレンスファイルを読み込む

ユーザーの意図に合ったワークフローを選び、対応する references/*.md を読み込んでください。各リファレンスファイルは、単独で完結する詳細なガイドです。4つすべてをコンテキストに保持するのではなく、必要なものだけを読み込んでください。

ユーザーの意図	読み込むファイル
新しいコード生成対応 MATLAB コードを作成する、コード生成の準備状況について MATLAB コードをレビューする、コード生成エラーを修正する、%#codegen、言語の制約、型／サイズのルール	references/write-codegen-ready.md
特定の coder.* ディレクティブ（coder.varsize、coder.const、coder.inline、coder.unroll、coder.extrinsic など）を理解する	references/write-coder-directives.md
コード生成で MATLAB クラスを使用する、クラスの制限、coder.classSignature、ハンドルクラスと値クラスの制約	references/write-class-limitations.md
C/C++/CUDA コード（MEX、lib、dll、exe）を生成する、入力型を指定する、coder.screener の問題を修正する	references/generate-code.md
生成コードが MATLAB と一致することを検証する、coder.runTest／matlabtest.coder.TestCase テストを作成する、SIL をセットアップする	references/verify-code.md
デプロイ目標（組み込み／速度／可読性／サイズ／安全性）に合わせて動作中の設定を調整する、SIMD 値（SIMDAcceleration、InstructionSetExtensions）、OpenMP、OptimizeReductions	references/refine-config.md
設定プロパティの名前、使用可否、または一見わかりにくい動作を確認する	references/config-properties.md
生成された MEX をプロファイルする、coder.timeit／coder.perfCompare で計測する、ホットスポットを見つける	references/accelerate-mex.md

「write」と「generate」と「generate for a class」の区別:

• 「コード生成対応コードを書く」＝コンパイル できるように MATLAB ソースを作成／レビューする（write-codegen-ready.md）
• 「コードを生成する」＝すでに有効な関数から C/C++ を生成するために codegen を実行する（generate-code.md）
• 「クラスのコードを生成する」／「C++ クラスを生成する」＝ユーザーのソースが classdef ファイルである → generate-code.md を読み込む（ステップ 0 では coder.ClassSignature を使ったクラスのエントリーポイントを扱います）。クラスを関数でラップすることを既定の方法にしないでください。
• 両方に該当する場合（ユーザーが関数を書き、そこからコードを生成したい場合）は、まず write-codegen-ready.md を読み込み、次に generate-code.md を読み込んでください。

複数のワークフローにまたがる依頼（例：「MEX を生成し、検証してから高速化する」）では、すべてを一度に読み込まず、順番にリファレンスを読み込んでください。

対象外

• Simulink Coder／Embedded Coder のワークフロー（これらは独立したスキルの候補です）。
• C、C++、CUDA 以外のターゲット言語 — このスキルが対象とするのは C/C++ および CUDA のコード生成のみです。
• 固定小数点への変換（Fixed-Point Designer を使用してください）。
• 手書きの MEX ファイル — 高速化のガイダンスは MATLAB Coder で生成された MEX を前提としています。
• Embedded Coder を使用した CodeExecutionProfiling／SIL プロファイリング — 高速化リファレンスの対象外です。

分野横断のルール

これらはすべてのワークフローに適用されます。ワークフロー別リファレンスをまだ読み込んでいない場合も適用してください。

クラスのエントリーポイント — ラッパー関数ではなく coder.ClassSignature を使用する

ユーザーのターゲットが MATLAB クラス（classdef ファイル）であり、そこから C++ コードを生成したい場合は、クラスの直接コード生成に coder.ClassSignature を使用してください。ラッパーのエントリーポイント関数は作成しないでください。これにより、ユーザーが「C++ クラスを生成する」と言うときに意図している、メソッドを備えた適切な C++ クラスが生成されます。

完全なワークフローについては、references/generate-code.md → ステップ 0 と references/write-class-limitations.md → 「クラスの直接コード生成」を読み込んでください。前提条件の enableCodegenForEntryPointClasses は、セッションごとに 1 回実行する必要があります。

ユーザーの MATLAB バージョンに coder.ClassSignature がない（pre-R2026a）場合、またはクラス構造に互換性がない場合（例：エントリーポイントの入出力にハンドルオブジェクトが含まれる場合）に限り、ラッパー関数を使用してください。

コード生成に対応した関数を作成する前に、入力の型を確認する

新しいコード生成対応関数を作成する前に、必ずユーザーに確認してください。

• 各入力のデータ型（double、single、int32、uint8、logical、struct など）
• サイズ／形状（スカラー、固定サイズのベクトル／行列、上限付きの可変サイズなど）
• 実数か複素数か

ユーザーが DMA オフ（動的メモリなし）のコード生成を明示的に希望していない限り、可変サイズの上限について尋ねないでください。作成方法の詳細は references/write-codegen-ready.md を参照してください。

変数ごとに型とサイズカテゴリは固定する

変数は、最初に代入した後でクラスや複素数属性を変更できません。これは実際にコード生成エラーが発生する最大の原因です。サイズの異なる値を分岐ごとに代入する場合は、事前に coder.varsize を宣言してください。制約の一覧は references/write-codegen-ready.md を参照してください。

毎回、coder.screener の出力を必ず取得する

res = coder.screener('myFunction');   % NOT bare: coder.screener('myFunction')
disp(res.UnsupportedCalls)
disp(res.Messages)

引数だけの coder.screener('func') は、コマンドラインに出力せず GUI を開きます。必ず戻り値を変数に代入してから、UnsupportedCalls と Messages を確認してください。

このルールは、実際に呼び出す場合だけでなく、要約、進捗報告、コメントなど、coder.screener に言及するすべての箇所に適用されます。実行した内容を説明する場合でも、coder.screener('myFunction') を単独で記載せず、代入構文を使うか、「スクリーナー」と文章で表現してください。単独の呼び出しを記載すると、ユーザーにその形式で再現するよう促すことになります。

lib／dll／exe を生成する前に、MEX で検証する

まず MEX を生成し、その出力をインタープリター実行の MATLAB と比較してください。MEX の結果が一致したら、スタンドアロンのターゲットを生成します。インタープリター実行の MATLAB 同士を比較しても何も検証できません。また、lib／dll での強力な最適化によって、デプロイ後のコードパスでのみ発生するバグが隠れることがあります。

許可なくユーザーのソースを変更しない

ユーザーの MATLAB ソースはユーザーのものです。coder.screener が未対応の呼び出しや構文を指摘した場合でも、ソースを黙って書き換えてはいけません。変更を適用する前に、提案する変更（対象の行、削除／置換する内容、その理由）を簡潔に説明し、ユーザーの確認を待ってください。このルールは、try／catch の周囲に一行のガードを追加する場合、containers.Map を struct に置き換える場合、eval を削除する場合、あるいは arguments ブロックをより厳密にする場合にも適用されます。コード生成エラーからソースレベルの修正が提案された場合も同様です。

機械的な軽微な変更にも、同じ確認手順が必要です。例外は、コード生成の実験用にソースをプライベートな作業ディレクトリへコピーする場合のみです。元のファイルに手を加えない限り、コピーは自由に編集できます。

論理値には char ではなく logical を使う

すべての Enable* などの設定プロパティには、true／false を指定してください。'On'／'Off' は使わないでください。不明な場合は class(cfg.PropName) を使って確認してください。

ユーザーから依頼がない限り、レポート用フラグを追加しない

ユーザーがコード生成レポートを明示的に依頼していない限り、-report や -launchreport を渡したり、GenerateReport = true を設定したりしないでください。

変数パスには関数呼び出し構文を使う

% YES — function-call syntax evaluates the variable
outDir = fullfile(pwd, 'codegen_output');
codegen('myFunction', '-config', cfg, '-args', {t1, t2}, '-d', outDir)

% NO — command syntax can take "outDir" as a literal directory name
codegen -config cfg myFunction -args {t1, t2} -d (outDir)

実際の設定オブジェクトを調べる

プロパティ名、既定値、設定タイプごとの対応状況は、MATLAB のリリースによって異なります。設定を提案する前に、ユーザーが実際に使用している設定を確認してください。

cfg = coder.config('lib');     % or 'mex', or coder.gpuConfig(...)
class(cfg)                     % CodeConfig vs. EmbeddedCodeConfig vs. MexCodeConfig
properties(cfg)                % full property list for this version
disp(cfg)                      % current values
isprop(cfg, 'EnableMemcpy')    % does a candidate property exist?

過去のリリースについての記憶ではなく、実際の設定を調べた結果を信頼してください。詳細は references/config-properties.md を参照してください。

クイックリファレンス — Coder ディレクティブ

ディレクティブ	目的	主な注意点	利用可能なバージョン
%#codegen	コード生成解析を有効にします	関数シグネチャと同じ行か、その後の行に記述する必要があります	R2011a
coder.typeof(val, sz, varDims)	コード生成呼び出しの入力型とサイズを定義します	varDims は論理配列です。true は可変を意味します	R2011a
coder.varsize('x', [bounds])	上限付きの可変サイズを宣言します	上限を指定しない場合は DMA が必要です。最初の代入より前に宣言してください	R2011a
coder.const(expr)	コンパイル時に式を評価します	式には算術演算、関数呼び出し、またはそれらの組み合わせを指定できます	R2013b
coder.extrinsic('fn')	関数をコンパイル対象から除外します	coder.const と組み合わせない限り、lib/dll/exe では何もしません	R2011a
coder.inline('always'|'never')	関数のインライン化を制御します	小規模で頻繁に呼び出されるヘルパーには 'always' を使用します	R2011a
coder.unroll(range)	コンパイル時にループを展開します	異種の cell / varargin を反復処理する場合に必要です	R2011a
coder.noImplicitExpansionInFunction	ブロードキャストのオーバーヘッドを無効にします	オペランドのサイズが常に一致する場合にのみ使用してください	R2021b
coder.target('MATLAB')	MATLAB とコード生成の処理を切り替えます	非アクティブな分岐は生成コードから除外されます	R2011a
coder.nullcopy(zeros(m,n))	ゼロ初期化せずにメモリを割り当てます	読み取る前にすべての要素へ値を書き込む場合にのみ安全です	R2011a
coder.ClassSignature	クラスのコード生成への直接的なエントリポイントです	セッションごとに一度、enableCodegenForEntryPointClasses が必要です	R2026a

ディレクティブの全ドキュメントについては、references/write-coder-directives.md を読み込んでください。

よくある間違い

間違い	正しい方法
戻り値を受け取らずに coder.screener('func') を呼び出す	res = coder.screener('func') としてから、res.UnsupportedCalls と res.Messages を確認します
MEX を検証せずに、いきなり lib / dll を生成する	まず MEX を生成し、出力を MATLAB と比較してから、最終ターゲットを生成します
EnableRecursion（存在しません）	EnableRuntimeRecursion
DynamicMemoryAllocation = 'Off'	EnableDynamicMemoryAllocation = false（文字配列ではなく論理値）
memcpy を無効にするために MemcpyThreshold = 0 を指定する	EnableMemcpy = false
生成コードを「検証」するために、インタープリター実行の MATLAB を 2 回比較する	coder.runTest（MEX への置き換え）または matlabtest.coder.TestCase を使います。または Embedded Coder で SIL を使用します
coder.timeit(@myFunction, ...)（関数ハンドル）	coder.timeit('myFunction', numOutputs, {args}) — 文字列名を使用します
MEX ではなく、インタープリター実行の MATLAB 関数をプロファイリングする	myFunction_mex をプロファイリングします。インタープリター実行の MATLAB はパフォーマンス特性が異なります
assert 文なしで coder.runTest の下でテストスクリプトを実行する	必ずアサーションを含めます。含めない場合、coder.runTest は成功時に出力を生成しません
入力型が同じなのに、各テストメソッドで MEX をビルドする	TestClassSetup で一度ビルドします。入力型の仕様が異なる場合に限り、テストごとに再ビルドします
matlabtest.coder.TestCase のテストで MATLAB 関数を手動で呼び出す	verifyExecutionMatchesMATLAB が内部で MATLAB を呼び出します。execute を実行してから検証するだけです
出力ディレクトリにコマンド構文 -d (outDir) を使う	関数呼び出し構文を使います：codegen('func', '-config', cfg, '-args', types, '-d', outDir)
-report、-launchreport、または GenerateReport = true を追加する	明示的に要求されない限り、コードレポートを生成しないでください
チェックを有効にして先に実行せず、MEX で IntegrityChecks = false にする	想定されるすべての入力について、まずチェックを有効にして実行します。境界エラーがないことを確認してから無効にしてください
EnableDynamicMemoryAllocation = false と EnableVariableSizing = false を同時に指定する	EnableVariableSizing = true を維持し、可変サイズ配列を上限サイズでスタックに割り当てます
ループ内で配列を拡張する（x = [x; row]）	ループの前に配列全体を事前割り当てします
コード生成パスで try / catch を使う	ステータスコードを返します。MATLAB のみのエラー処理には coder.target('MATLAB') を使います
代入のたびに変数の型が変わる	スコープ全体を通して、1 つの変数の型を統一します
関数が経路によって異なる型やサイズを返す	すべての経路で出力の型とサイズを統一します
%#codegen プラグマがない	関数シグネチャの後に必ず含めます
lib / dll で coder.extrinsic に実行時の動作を期待する	extrinsic 呼び出しはポータブルターゲット向けのコードを生成しません。coder.const と組み合わせてください
Tech Preview を有効にせず coder.ClassSignature / -class を使う	クラスのコード生成前に、MATLAB セッションごとに一度 enableCodegenForEntryPointClasses を実行します

規約

• 提案または記述する MATLAB コードには MathWorks Coding Guidelines を適用します。関数には lowerCamelCase を使用し、arguments ブロックを使い、入力は最大 6 個、出力は最大 4 個とし、終端には end を使用します。
• MEX と MATLAB の浮動小数点比較には、完全一致ではなく許容誤差（AbsTol / RelTol）を使用します。数学ライブラリの違いにより、相対誤差が 1e-10 未満になるのは通常です。
• 可変サイズ配列では、coder.typeof(example, [maxDims], [variableFlags]) を使って上限を指定します。
• コンパイル時に値が判明しているエントリポイント入力には coder.Constant を使い、コード生成で後続の配列サイズを静的に解決できるようにします。

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