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Python 程序调试

pycharm调试​

本节我们将学习代码调试的方法。尽管一些小程序或模块可以通过简单的print语句进行调试，但对于大型程序而言，重复运行的调试成本较高，特别是当问题出现在多个可能性较高的地方时，使用print语句可能会导致输出混乱，并且不易与预期结果匹配。因此，我们有必要学习更高效的代码调试方法。

在这部分内容中，我们将主要介绍两种调试方式。首先是使用Pycharm进行断点调试，Pycharm是一个功能强大的集成开发环境（IDE），具有丰富的调试功能。通过设置断点，我们可以逐步执行代码并观察变量的变化。打开 Pycharm 后，我们可以看到一个小虫子图标，它代表着调试功能。如下图所示：

01pycharm程序调试图标

那么，如何使用这个功能呢？首先我们编写一个 Python 文件，命名为 Pycharm_debug，然后创建一个循环的代码片段，以便进行调试。代码如下：

# 使用 for 循环迭代范围为 0 到 4 的数字
for i in range(5):
    # 计算变量 s 的值，即当前数字的平方
    s = i ** 2
    # 打印 s 的值
    print(s)

在这个循环中，我们使用 for i in range 来迭代一个范围，并在每次迭代中将 i 的平方赋值给变量 s，然后输出 s 的值。这样做的目的是为了演示如何使用 Pycharm 的调试功能逐步查看变量的变化过程。Pycharm 提供了断点调试功能，可以在代码运行时暂停执行。我们可以通过在代码左侧点击鼠标来设置断点，它会显示为一个红色的点。如下图所示：

02pycharm断点

当程序运行到断点处时，会暂停执行，然后可以逐步调试。要开启调试功能，可以点击工具栏上右上角的绿色小虫子图标，它表示调试模式。此外，还可以右键点击代码区域，在菜单中选择 Debug 来开启调试。如下图所示；

03进入程序调试模式

在使用调试功能时，需要注意当前运行的文件是否正确，以免调试到错误的代码文件。可以通过右键点击并选择 Debug 来确保调试的是当前页面的文件。调试面板中提供了各种调试按钮，如单步执行、进入函数、跳过函数、运行到指定行等，可以根据需要选择相应的调试步骤。如下图所示：

04pycharm调试各个按钮功能介绍

调试过程中，重点关注变量的变化以及程序的执行流程，而不是输出语句。可以通过调试面板中的 Variables 标签来查看变量的值随着执行步骤的变化。此外，还可以利用调试面板中的其他功能按钮，如暂停、取消断点、跳转到下一个断点等，来辅助调试过程。Pycharm 的调试功能提供了丰富的工具和选项，能够帮助开发者逐步调试代码，查找并解决问题。通过合理利用断点、调试按钮以及变量监视功能，可以更高效地进行代码调试和排查。

pdb调试​

之前我们学习了如何使用 Pycharm 进行设置断点进行调试。通过在代码中设置断点，程序在运行到断点处时会停下来，这样我们就可以轻松地查看环境中各个变量的值，并且执行相应的语句，从而大大提高了调试的效率。然而并非所有小伙伴都使用 Pycharm 作为编辑器，有时候也需要在命令行下进行调试。针对这种情况，我们可以使用 Python 中自带的 pdb 模块进行调试。

pdb 是 Python debugger 的缩写，是 Python 自带的一个调试库，提供了交互式的源代码调试功能，相当于命令行版的 IDE 断点调试器。本节课程将介绍如何使用 pdb 进行调试。我们创建一个 Python 文件，命名为 pdb_debug，并将之前的代码复制到文件中。现在，我们需要使用 pdb 进行调试。在需要调试的位置，我们可以导入 pdb 模块，并在该位置调用 pdb.set_trace() 函数，它的作用相当于在此处设置了一个断点。代码如下：

def add(a,b):
    sum = a+b  # 计算两个数的和
    return sum  # 返回计算结果

def multiple(a,b):
    result = a * b  # 计算两个数的乘积
    return result  # 返回计算结果

def debug():
    import pdb  # 导入 pdb 模块
    pdb.set_trace()  # 设置断点
    sum = add(1,2)  # 调用 add 函数计算和
    result = multiple(3,4)  # 调用 multiple 函数计算乘积
    return sum,result  # 返回计算结果

if __name__ =="__main__":
    debug()  # 执行 debug 函数

运行代码时，会出现一个交互式命令提示符，其中包含 pdb>。我们可以在这里输入一些命令来控制调试过程。例如，输入 l（list）可以显示当前代码段；输入 n（next）表示执行下一行代码；输入 s（step）表示进入下一步执行；输入 r（return）表示从当前函数中返回等等。与使用 Pycharm 进行调试类似，pdb 提供了一系列命令来控制调试流程，例如设置断点、继续执行、打印变量值等。常用的命令包括 b（break）、c（continue）、l（list）、s（step）、r（return）、q（quit）、n（next）和 p（print）等。

通过合理利用这些命令，我们可以在命令行下进行高效的代码调试和排查。