Python 代码调试技巧示例代码

Debug 对于任何开发人员都是一项非常重要的技能，它能够帮助我们准确的定位错误，发现程序中的 bug。python 提供了一系列 debug 的工具和包，可供我们选择。本文将主要阐述如何利用 python debug 相关工具进行 debug。

使用 pdb 进行调试

pdb 是 python 自带的一个包，为 python 程序提供了一种交互的源代码调试功能，主要特性包括设置断点、单步调试、进入函数调试、查看当前代码、查看栈片段、动态改变变量的值等。pdb 提供了一些常用的调试命令，详情见表 1。

表 1. pdb 常用命令

下面结合具体的实例讲述如何使用 pdb 进行调试。

清单 1. 测试代码示例

import pdb 
 a = "aaa"
 pdb.set_trace() 
 b = "bbb"
 c = "ccc"
 final = a + b + c 
 print final

开始调试：直接运行脚本，会停留在 pdb.set_trace() 处，选择 n+enter 可以执行当前的 statement。在第一次按下了 n+enter 之后可以直接按 enter 表示重复执行上一条 debug 命令。

清单 2. 利用 pdb 调试

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb1.py 
 > /root/epdb1.py(4)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(5)?() 
 -> c = "ccc"
 (Pdb) 
 > /root/epdb1.py(6)?() 
 -> final = a + b + c 
 (Pdb) list 
 1 import pdb 
 2 a = "aaa"
 3 pdb.set_trace() 
 4 b = "bbb"
 5 c = "ccc"
 6 -> final = a + b + c 
 7 print final 
 [EOF] 
 (Pdb) 
 [EOF] 
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(7)?() 
 -> print final 
 (Pdb)

退出 debug：使用 quit 或者 q 可以退出当前的 debug，但是 quit 会以一种非常粗鲁的方式退出程序，其结果是直接 crash。

清单 3. 退出 debug

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb1.py 
 > /root/epdb1.py(4)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(5)?() 
 -> c = "ccc"
 (Pdb) q 
 Traceback (most recent call last): 
 File "epdb1.py", line 5, in ? 
 c = "ccc"
 File "epdb1.py", line 5, in ? 
 c = "ccc"
 File "/usr/lib64/python2.4/bdb.py", line 48, in trace_dispatch 
 return self.dispatch_line(frame) 
 File "/usr/lib64/python2.4/bdb.py", line 67, in dispatch_line 
 if self.quitting: raise BdbQuit 
 bdb.BdbQuit

打印变量的值：如果需要在调试过程中打印变量的值，可以直接使用 p 加上变量名，但是需要注意的是打印仅仅在当前的 statement 已经被执行了之后才能看到具体的值，否则会报 NameError: < exceptions.NameError … ....> 错误。

清单 4. debug 过程中打印变量

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb1.py 
 > /root/epdb1.py(4)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(5)?() 
 -> c = "ccc"
 (Pdb) p b 
'bbb'
 (Pdb) 
'bbb'
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(6)?() 
 -> final = a + b + c 
 (Pdb) p c 
'ccc'
 (Pdb) p final 
 *** NameError: <exceptions.NameError instance at 0x1551b710 > 
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(7)?() 
 -> print final 
 (Pdb) p final 
'aaabbbccc'
 (Pdb)

使用 c 可以停止当前的 debug 使程序继续执行。如果在下面的程序中继续有 set_statement() 的申明，则又会重新进入到 debug 的状态，读者可以在代码 print final 之前再加上 set_trace() 验证。

清单 5. 停止 debug 继续执行程序

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb1.py 
 > /root/epdb1.py(4)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb1.py(5)?() 
 -> c = "ccc"
 (Pdb) c 
 aaabbbccc

显示代码：在 debug 的时候不一定能记住当前的代码块，如要要查看具体的代码块，则可以通过使用 list 或者 l 命令显示。list 会用箭头 -> 指向当前 debug 的语句。

清单 6. debug 过程中显示代码

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb1.py 
 > /root/epdb1.py(4)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) list 
  import pdb 
  a = "aaa"
  pdb.set_trace() 
 -> b = "bbb"
  c = "ccc"
  final = a + b + c 
  pdb.set_trace() 
  print final 
 [EOF] 
 (Pdb) c 
 > /root/epdb1.py(8)?() 
 -> print final 
 (Pdb) list 
  pdb.set_trace() 
  b = "bbb"
  c = "ccc"
  final = a + b + c 
  pdb.set_trace() 
 -> print final 
 [EOF] 
 (Pdb)

在使用函数的情况下进行 debug

清单 7. 使用函数的例子

import pdb 
 def combine(s1,s2): # define subroutine combine, which... 
 s3 = s1 + s2 + s1 # sandwiches s2 between copies of s1, ... 
 s3 = '"' + s3 +'"' # encloses it in double quotes,... 
 return s3  # and returns it. 
 a = "aaa"
 pdb.set_trace() 
 b = "bbb"
 c = "ccc"
 final = combine(a,b) 
 print final

如果直接使用 n 进行 debug 则到 final=combine(a,b) 这句的时候会将其当做普通的赋值语句处理，进入到 print final。如果想要对函数进行 debug 如何处理呢 ? 可以直接使用 s 进入函数块。函数里面的单步调试与上面的介绍类似。如果不想在函数里单步调试可以在断点处直接按 r 退出到调用的地方。

清单 8. 对函数进行 debug

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb2.py 
 > /root/epdb2.py(10)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb2.py(11)?() 
 -> c = "ccc"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb2.py(12)?() 
 -> final = combine(a,b) 
 (Pdb) s 
 --Call-- 
 > /root/epdb2.py(3)combine() 
 -> def combine(s1,s2): # define subroutine combine, which... 
 (Pdb) n 
 > /root/epdb2.py(4)combine() 
 -> s3 = s1 + s2 + s1 # sandwiches s2 between copies of s1, ... 
 (Pdb) list 
  import pdb 
 
  def combine(s1,s2): # define subroutine combine, which... 
 -> s3 = s1 + s2 + s1 # sandwiches s2 between copies of s1, ... 
  s3 = '"' + s3 +'"' # encloses it in double quotes,... 
  return s3  # and returns it. 
 
  a = "aaa"
  pdb.set_trace() 
  b = "bbb"
  c = "ccc"
 (Pdb) n 
 > /root/epdb2.py(5)combine() 
 -> s3 = '"' + s3 +'"' # encloses it in double quotes,... 
 (Pdb) n 
 > /root/epdb2.py(6)combine() 
 -> return s3  # and returns it. 
 (Pdb) n 
 --Return-- 
 > /root/epdb2.py(6)combine()->'"aaabbbaaa"'
 -> return s3  # and returns it. 
 (Pdb) n 
 > /root/epdb2.py(13)?() 
 -> print final 
 (Pdb)

在调试的时候动态改变值 。在调试的时候可以动态改变变量的值，具体如下实例。需要注意的是下面有个错误，原因是 b 已经被赋值了，如果想重新改变 b 的赋值，则应该使用！ B。

清单 9. 在调试的时候动态改变值

[root@rcc-pok-idg-2255 ~]# python epdb2.py 
 > /root/epdb2.py(10)?() 
 -> b = "bbb"
 (Pdb) var = "1234"
 (Pdb) b = "avfe"
 *** The specified object '= "avfe"' is not a function 
 or was not found along sys.path. 
 (Pdb) !b="afdfd"
 (Pdb)

pdb 调试有个明显的缺陷就是对于多线程，远程调试等支持得不够好，同时没有较为直观的界面显示，不太适合大型的 python 项目。而在较大的 python 项目中，这些调试需求比较常见，因此需要使用更为高级的调试工具。接下来将介绍 PyCharm IDE 的调试方法 .

使用 PyCharm 进行调试

PyCharm 是由 JetBrains 打造的一款 Python IDE，具有语法高亮、Project 管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等功能，同时提供了对 Django 开发以及 Google App Engine 的支持。分为个人独立版和商业版，需要 license 支持，也可以获取免费的 30 天试用。试用版本的 Pycharm 可以在官网上下载，下载地址为：http://www.jetbrains.com/pycharm/download/index.html。 PyCharm 同时提供了较为完善的调试功能，支持多线程，远程调试等，可以支持断点设置，单步模式，表达式求值，变量查看等一系列功能。PyCharm IDE 的调试窗口布局如图 1 所示。

图 1. PyCharm IDE 窗口布局

表达式求值：在调试过程中有的时候需要追踪一些表达式的值来发现程序中的问题，Pycharm 支持表达式求值，可以通过选中该表达式，然后选择“Run”->”Evaluate Expression”，在出现的窗口中直接选择 Evaluate 便可以查看。

Pychar 同时提供了 Variables 和 Watches 窗口，其中调试步骤中所涉及的具体变量的值可以直接在 variable 一栏中查看。

图 3. 变量查看

对于多线程程序来说，通常会有多个线程，当需要 debug 的断点分别设置在不同线程对应的线程体中的时候，通常需要 IDE 有良好的多线程调试功能的支持。 Pycharm 中在主线程启动子线程的时候会自动产生一个 Dummy 开头的名字的虚拟线程，每一个 frame 对应各自的调试帧。如图 5，本实例中一共有四个线程，其中主线程生成了三个线程，分别为 Dummy-4,Dummy-5,Dummy-6. 其中 Dummy-4 对应线程 1，其余分别对应线程 2 和线程 3。

图 5. 多线程窗口

使用 PyDev 进行调试

PyDev 是一个开源的的 plugin，它可以方便的和 Eclipse 集成，提供方便强大的调试功能。同时作为一个优秀的 Python IDE 还提供语法错误提示、源代码编辑助手、Quick Outline、Globals Browser、Hierarchy View、运行等强大功能。下面讲述如何将 PyDev 和 Eclipse 集成。在安装 PyDev 之前，需要先安装 Java 1.4 或更高版本、Eclipse 以及 Python。 第一步：启动 Eclipse，在 Eclipse 菜单栏中找到 Help 栏，选择 Help > Install New Software，并选择 Add button，添加 Ptdev 的下载站点 http://pydev.org/updates。选择 PyDev 之后完成余下的步骤便可以安装 PyDev。

图 7. 安装 PyDev

在配置完 Pydev 之后，可以通过在 Eclipse 菜单栏中，选择 File > New > Project > Pydev >Pydev Project，单击 Next 创建 Python 项目，下面的内容假设 python 项目已经创建，并且有个需要调试的脚本 remote.py（具体内容如下），它是一个登陆到远程机器上去执行一些命令的脚本，在运行的时候需要传入一些参数，下面将详细讲述如何在调试过程中传入参数 .

清单 11. Pydev 调试示例代码

#!/usr/bin/env python 
 import os 	 
 def telnetdo(HOST=None, USER=None, PASS=None, COMMAND=None): #define a function 
	 import telnetlib, sys 
	 if not HOST: 
		 try: 
			 HOST = sys.argv[1] 
			 USER = sys.argv[2] 
			 PASS = sys.argv[3] 
			 COMMAND = sys.argv[4] 
		 except: 
			 print "Usage: remote.py host user pass command"
			 return 
	 tn = telnetlib.Telnet() # 
	 try: 
		 tn.open(HOST) 
	 except: 
		 print "Cannot open host"
		 return 
	 tn.read_until("login:") 
	 tn.write(USER + '\n') 
	 if PASS: 
		 tn.read_until("Password:") 
		 tn.write(PASS + '\n') 
		 tn.write(COMMAND + '\n') 
		 tn.write("exit\n") 
		 tmp = tn.read_all() 
		 tn.close() 
		 del tn 
		 return tmp 
		
 if __name__ == '__main__': 
	 print telnetdo()

在调试的时候有些情况需要传入一些参数，在调试之前需要进行相应的配置以便接收所需要的参数，选择需要调试的程序（本例 remote.py），该脚本在 debug 的过程中需要输入四个参数：host，user，password 以及命令。在 eclipse 的工程目录下选择需要 debug 的程序，单击右键，选择“Debug As”->“Debug Configurations”，在 Arguments Tab 页中选择“Variables”。如下 图 9 所示 .

图 9. 配置变量

按照以上方式依次配置完所有参数，然后在”select variable“窗口中安装参数所需要的顺序依次选择对应的变量。配置完成之后状态如下图 11 所示。

图 11. 完成配置

 b.c 2011-11-25 11:07:29,733 WARNING warning info for log1:b.c
 b.c 2011-11-25 11:07:29,733 ERROR error info for log1:abcd
 b.c 2011-11-25 11:07:29,733 CRITICAL critical info for log1:not worked

logging 的使用非常简单，同时它是线程安全的，下面结合多线程的例子讲述如何使用 logging 进行 debug。

清单 14. 多线程使用 logging

logging.conf 
 [loggers] 
 keys=root,simpleExample 

 [handlers] 
 keys=consoleHandler 

 [formatters] 
 keys=simpleFormatter 

 [logger_root] 
 level=DEBUG 
 handlers=consoleHandler 

 [logger_simpleExample] 
 level=DEBUG 
 handlers=consoleHandler 
 qualname=simpleExample 
 propagate=0 

 [handler_consoleHandler] 
 class="StreamHandler" 
 level=DEBUG 
 formatter=simpleFormatter 
 args=(sys.stdout,) 

 [formatter_simpleFormatter] 
 format=%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s 
 datefmt= 

 code example: 
 #!/usr/bin/python 
 import thread 
 import time 
 import logging 
 import logging.config 
 logging.config.fileConfig('logging.conf') 
 # create logger 
 logger = logging.getLogger('simpleExample') 
 # Define a function for the thread 
 def print_time( threadName, delay): 
	 logger.debug('thread 1 call print_time function body') 
	 count = 0 
	 logger.debug('count:%s',count)

总结

全文介绍了 python 中 debug 的几种不同的方式，包括 pdb 模块、利用 PyDev 和 Eclipse 集成进行调试、PyCharm 以及 Debug 日志进行调试，希望能给相关 python 使用者一点参考。更多关于 python debugger 的资料可以参见参考资料。

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