Python 调试器入门

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编译：linux中国-Flowsnow ，英文：Clément Verna

https://linux.cn/article-9979-1.html

Python 生态系统包含丰富的工具和库，可以让开发人员更加舒适。 例如，我们之前已经介绍了如何使用交互式 shell 增强 Python。本文重点介绍另一种可以节省时间并提高 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。此调试器提供了调试所需的大多数功能，如断点、单行步进、堆栈帧的检查等等。

了解一些pdb 的基本知识很有用，因为它是标准库的一部分。 你可以在无法安装其他增强的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，将程序作为参数传递来调试。 看看以下脚本：

# 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)

你可以从命令行运行 pdb，如下所示：

$ 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，请导入 pdb 模块并使用set_trace 函数：

# pdb_test.py

#!/usr/bin/python3

from time import sleep

def countdown(number):

    for i in range(number, 0, -1):

        import pdb; pdb.set_trace()

        print(i)

        sleep(1)

if __name__ == "__main__":

    seconds = 10

    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。 你也可以在失败后执行调试器。 这称为事后调试postmortem debugging。

穿行于执行堆栈

调试中的一个常见用例是在执行堆栈中穿行。 Python 调试器运行后，可以使用以下命令：

• 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)：显示当前位置周围更多的上下文（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

• u(p)/d(own)：向上或向下穿行调用堆栈。

$ 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单步执行代码：

• n(ext)：继续执行，直到达到当前函数中的下一行，或者返回

• s(tep)：执行当前行并在第一个可能的场合停止（在被调用的函数或当前函数中）

• c(ontinue)：继续执行，仅在断点处停止。

$ 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 next 和 step 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，而接下来就会执行 set_trace 函数。

检查变量内容

• pdb 非常有用的地方是检查执行堆栈中存储的变量的内容。 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 打印变量的值，在本例中是 10。

• 可用于打印变量值的另一个命令是 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)

如示例中最后的命令所示，print 可以在显示结果之前计算表达式。

Python 文档包含每个 pdb 命令的参考和示例。 对于开始使用 Python 调试器人来说，这是一个有用的读物。

增强的调试器

一些增强的调试器提供了更好的用户体验。 大多数为 pdb 添加了有用的额外功能，例如语法突出高亮、更好的回溯和自省。 流行的增强调试器包括 IPython 的 ipdb 和 pdb++。

这些示例显示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，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 也可以用 Fedora 包安装，所以你可以使用 Fedora 的包管理器 dnf 来安装它：

$ sudo dnf install python3-ipdb

安装 pdb++

你可以类似地安装 pdb++：

$ python3 -m venv .test_pdb

$ source .test_pdb/bin/activate

(test_pdb)$ pip install pdbp

pdb++ 重写了 pdb 模块，因此你可以使用相同的语法在程序中添加断点：

import pdb; pdb.set_trace()

总结

学习如何使用 Python 调试器可以节省你在排查应用程序问题时的时间。 对于了解应用程序或某些库的复杂部分如何工作也是有用的，从而提高 Python 开发人员的技能。

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