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Python 生态系统拥有丰富的工具和库，可以改善开发人员的生活。 例如，该杂志之前已经介绍了如何使用交互式 shell 来增强 Python。 本文重点介绍另一个可以节省您的时间并提高您的 Python 技能的工具：Python 调试器。
Python 调试器
Python 标准库提供了一个名为 pdb 的调试器。 该调试器提供了调试所需的大部分功能，例如断点、单行步进、堆栈帧检查等。
pdb 的基本知识很有用，因为它是标准库的一部分。 您可以在无法安装其他增强型调试器的环境中使用它。
运行 pdb
运行 pdb 的最简单方法是从命令行，将要调试的程序作为参数传递。 考虑以下脚本：
# pdb_test.py
#!/usr/bin/python3
from time import sleep
def countdown(number):
for i in range(number, 0, -1):
print(i)
sleep(1)
if __name__ == "__main__":
seconds = 10
countdown(seconds)
您可以像这样从命令行运行 pdb：
$ python3 -m pdb pdb_test.py > /tmp/pdb_test.py(1)<module>() -> from time import sleep (Pdb)
使用 pdb 的另一种方法是在程序中设置断点。 为此，导入 pdb 模块并使用 set_trace 函数：
1 # pdb_test.py 2 #!/usr/bin/python3 3 4 from time import sleep 5 6 7 def countdown(number): 8 for i in range(number, 0, -1): 9 import pdb; pdb.set_trace() 10 print(i) 11 sleep(1) 12 13 14 if __name__ == "__main__": 15 seconds = 10 16 countdown(seconds)
$ python3 pdb_test.py > /tmp/pdb_test.py(6)countdown() -> print(i) (Pdb)
脚本在断点处停止，pdb 显示脚本中的下一行。 您也可以在失败后执行调试器。 这称为事后调试。
导航执行堆栈
调试中的一个常见用例是导航执行堆栈。 Python 调试器运行后，以下命令很有用：
- w(here) ：显示当前执行的行以及执行堆栈的位置。
$ python3 test_pdb.py > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) w /tmp/test_pdb.py(16)<module>() -> countdown(seconds) > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb)
- l(ist) ：显示当前位置周围的更多上下文（代码）。
$ python3 test_pdb.py > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) l 5 6 7 def countdown(number): 8 for i in range(number, 0, -1): 9 import pdb; pdb.set_trace() 10 -> print(i) 11 sleep(1) 12 13 14 if __name__ == "__main__": 15 seconds = 10 (Pdb)
- u(p)/d(own) ：向上或向下导航调用堆栈。
$ py3 test_pdb.py > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) up > /tmp/test_pdb.py(16)<module>() -> countdown(seconds) (Pdb) down > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb)
单步执行程序
pdb 提供以下命令来执行和逐步执行代码：
- n(ext)：继续执行，直到到达当前函数的下一行，否则返回
- s(tep)：执行当前行并在第一个可能的情况下停止（在被调用的函数中或在当前函数中）
- c(ontinue)：继续执行，只在断点处停止。
$ py3 test_pdb.py > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) n 10 > /tmp/test_pdb.py(11)countdown() -> sleep(1) (Pdb) n > /tmp/test_pdb.py(8)countdown() -> for i in range(number, 0, -1): (Pdb) n > /tmp/test_pdb.py(9)countdown() -> import pdb; pdb.set_trace() (Pdb) s --Call-- > /usr/lib64/python3.6/pdb.py(1584)set_trace() -> def set_trace(): (Pdb) c > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) c 9 > /tmp/test_pdb.py(9)countdown() -> import pdb; pdb.set_trace() (Pdb)
该示例显示了下一步和步骤之间的区别。 实际上，当使用 step 时，调试器会进入 pdb 模块源代码，而 next 将刚刚执行 set_trace 函数。
检查变量内容
pdb 真正有用的地方是检查存储在执行堆栈中的变量的内容。 例如，a(rgs) 命令打印当前函数的变量，如下所示：
py3 test_pdb.py > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) where /tmp/test_pdb.py(16)<module>() -> countdown(seconds) > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) args number = 10 (Pdb)
pdb 打印变量 number 的值，在本例中为 10。
另一个可用于打印变量值的命令是 p(rint)。
$ py3 test_pdb.py > /tmp/test_pdb.py(10)countdown() -> print(i) (Pdb) list 5 6 7 def countdown(number): 8 for i in range(number, 0, -1): 9 import pdb; pdb.set_trace() 10 -> print(i) 11 sleep(1) 12 13 14 if __name__ == "__main__": 15 seconds = 10 (Pdb) print(seconds) 10 (Pdb) p i 10 (Pdb) p number - i 0 (Pdb)
如示例的最后一条命令所示，print 可以在显示结果之前计算表达式。
这 Python 文档 包含每个 pdb 命令的参考和示例。 对于开始使用 Python 调试器的人来说，这是一本有用的读物。
增强的调试器
一些增强的调试器提供了更好的用户体验。 大多数都为 pdb 添加了有用的额外功能，例如语法突出显示、更好的回溯和自省。 增强型调试器的流行选择包括 IPython 的 ipdb 和 数据库++.
这些示例向您展示了如何在虚拟环境中安装这两个调试器。 这些示例使用新的虚拟环境，但在调试应用程序的情况下，应使用应用程序的虚拟环境。
安装 IPython 的 ipdb
要安装 IPython ipdb，请在虚拟环境中使用 pip：
$ python3 -m venv .test_pdb $ source .test_pdb/bin/activate (test_pdb)$ pip install ipdb
要在脚本中调用 ipdb，您必须使用以下命令。 请注意，该模块称为 ipdb 而不是 pdb：
import ipdb; ipdb.set_trace()
IPython 的 ipdb 也可以在 Fedora 包，所以你可以使用安装它 Fedora的包管理器 dnf：
$ sudo dnf install python3-ipdb
安装 pdb++
您可以类似地安装 pdb++：
$ python3 -m venv .test_pdb $ source .test_pdb/bin/activate (test_pdb)$ pip install pdbp
pdb++ 覆盖 pdb 模块，因此您可以使用相同的语法在程序中添加断点：
import pdb; pdb.set_trace()
结论
学习如何使用 Python 调试器可以节省您调查应用程序问题的时间。 了解应用程序的复杂部分或某些库的工作方式也很有用，从而提高您的 Python 开发人员技能。
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