python 調試大法-大笨蛋的筆記

說在前面

　　我覺得沒有什么錯誤是調試器無法解決的，如果沒有，那我再說一遍，如果有，那當我沒說

一、拋出異常

　　可以通過 raise 語句拋出異常，使程序在我們已經知道的缺陷處停下，並進入到 except 語句

　　

　　raise句法：

　　　　raise關鍵字

　　　　調用的異常函數名 ValueError （這個函數必須是異常類或一個實例）

　　　　傳遞給 ValueError 的字符串，包含有用的出錯信息

>>> raise ValueError('This is a error message')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#24>", line 1, in <module>
    raise ValueError('This is a error message')
ValueError: This is a error message

　　然后使用 try...except 語句來對拋出的異常做處理

　　通常我們在函數本身中拋出異常，然后在調用該函數的地方使用 try...except 語句處理異常

#定義一個簡單的int類型的加法器
def calculator(num1,num2):
    if isintance(num1,int)and isintance(num2,int):
        raise Exception('Symbol must be a int type number.')
    return num1+num2

print('please enter two number:')
num1=input()
num2=input()
#在調用函數的地方使用try語句
try:
    print(calculator(num1,num2))
except Exception as err:
    print('發生了一個錯誤:'+str(err))
#另一種使用情況
try:
            print(key)
            return self[key]
        except KeyError:#如果在上面遇見了keyError
            raise AttributeError(r"'%s' don't have attribute '%s'"%#就拋出這個AttributeError類型的錯誤，順序別弄錯
(self.__class__.name,key))

　　

　　注意上面的 as 語句取得 str ，如果不取也是可以的

　　

　　運行示例：

 RESTART: C:/Users/Administrator.SC-201605202132/AppData/Local/Programs/Python/Python37/boxPrint.py 
please enter two number:
1
s
發生了一個錯誤:name 'isintance' is not defined
>>> 

 

二、取的反向跟蹤的字符串

 

　　當程序運行出現錯誤時，python會生成一些錯誤信息，這些錯誤信息被稱為“反向跟蹤”，它包含了出錯信息、導致該錯誤的代碼行號，和導致 該錯誤的函數調用 的 序列，這個序列被稱為調用棧。

　　只要拋出的異常沒有被處理，python就會顯示反向跟蹤

　　以下面程序來展示我們對反向跟蹤的解讀

　　

def spam():
    bacon()
def bacon():
    raise Exception('This is the error message')

spam()

　　這就是反向跟蹤:

Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/Administrator.SC-201605202132/AppData/Local/Programs/Python/Python37/errorExample.py", line 6, in <module>
    spam()
  File "C:/Users/Administrator.SC-201605202132/AppData/Local/Programs/Python/Python37/errorExample.py", line 2, in spam
    bacon()
  File "C:/Users/Administrator.SC-201605202132/AppData/Local/Programs/Python/Python37/errorExample.py", line 4, in bacon
    raise Exception('This is the error message')
Exception: This is the error message

　　我們應該從下往上閱讀方向跟蹤，通過反向跟蹤我們可以知道，這個錯誤發生在第5行，在bacon函數中；這次特定的bacon調用發生在第2行，spam函數中，而spam函數又是在第6行被調用的。這樣，在從多個位置調用函數的程序中，調用棧就能幫助你確定那次調用導致了錯誤。

 

調用 traceback.format_exc() 得到反向跟蹤的字符串形式

 

　　前面說過，如果拋出的異常沒有被處理，python才會顯示反向跟蹤。假如我們既想用except處理錯誤，又想要獲得出錯信息，就可以用這個函數，需要導入 traceback 模塊

　　例如，我們可以在程序出現錯誤時還能繼續運行，同時把錯誤信息記錄到日志中。在程序結束后調試程序時，我們就根據日志里記錄的信息去調試

　　

>>> import traceback
>>> try:
	raise Exception('This is a error message')
except:
	errorFile=open('errorInfo.txt','w')
	errorFile.write(traceback.format_exc())　　#使用tracback.format_exc()獲得反向跟蹤的字符串形式
	errorFile.close()
	print('The traceback info was written to errorInfo.txt')

	
112    #返回的是寫入的字符個數
The traceback info was written to errorInfo.txt
>>> 

　　errorInfo.txt的內容：

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#8>", line 2, in <module>
Exception: This is a error message

　　

三、斷言assert語句

 

　　舉一個例子。你從學校畢業以后，很久都沒有找到工作，有一天你找了一個兼職：寶石大管家。小孩需要拿着與他們身份匹配的標識才能在別處領到寶石，這個標識在你這里領取，你工作做得不錯，才做了五分鍾就被老板任命為了區域經理，你覺你年紀輕輕就已經成為了二龍山雲霄飛車街區的揸Fit人、並且一手建立了二龍山游樂場寶石交易的游戲法則，覺得人生巔峰也不過如此，但是，沉迷於自我陶醉的你根本不知道，你將一個錯誤的標識給了一個小朋友，導致他沒有領到寶石。結果他叫他哥哥來打你了一頓。然后你老板覺得你辜負了他對你的栽培，然后一氣之下把你開了，工資當然沒有結。最慘的是，你的衣服丟了，當時你為了用肚臍眼上的傷疤嚇唬他就把衣服脫了，結果他竟然也有同樣的傷疤，然后又被他打了一頓，然后，你的衣服就丟了。你知道這是你最寶貴的財富，因為這是當年女神贈你的禮物，你永遠也忘不了畢業那天，在你的寢室樓下，他輕輕的把袋子遞給了你，那天你們說了很多，他說感謝你四年來對他的照顧，但是他媽媽不讓他談戀愛，所以讓你再等等，你和他一直聊到晚上10點，只為了能當面向他說一句晚安，他很欣賞你的執着，離別之際對你許下了一個承諾：她說假如有一天這件衣服變成了綠色，他一定和你結婚。你知道，這下肯定沒有希望了。不僅失去了工作，你失去了愛情。你以為丟了衣服，就再也沒機會和他結婚了，萬萬沒想到，最后你們還是成為了夫妻。那天你回來以后就去了網吧，看見旁邊的人在寫代碼，他周圍散落的零食包裝代表着富有，這一切都被你看在眼里，你知道你看到了希望，然后你就開始學編程了，由於你過人的天賦，沒出幾十年你就自己創辦了一家公司，和阿里啪啪，中國移不動等大公司都建立了不同程度的合作關系，且業務往來十分密切，身邊的人都誇你有出息，只是在深夜的時候，你常常想起當年的那個他，你祈求老天再給你一次機會，終於有一天，你qq收到了他的信息，她說要來找你，你在城市最有檔次的地方約她吃飯，他一眼就認出來了你，你很開心，你覺得他一點都沒變，還是原來的樣子，他沒有問你衣服的事情，只是不停的向你道歉說是手誤當時才把你刪了，其實他這些年一直在找你，這次找到你了，就是要和你結婚，你十分激動，但是你強忍着激動的心情，勸他在考慮考慮，他搖了搖頭，從他眼神里流露出來的堅定瞬間擊垮了你，你再也控制不了自己了，你拿出了那次做兼職留下的寶石鑽戒，你一直把它帶在身上，就是等着機會到來，他想都沒想就一口答應了你的求婚。看到他對你如此信賴，你暗暗發誓一定要用全部的智商去愛她，晚上他非要枕着你的胳膊睡覺，你雖然覺的不舒服但還是讓他枕了一夜，你做了一個夢，夢見你們有了自己的孩子，那件衣服也被你找到了 衣服上還寫着“前方高能”幾個字，這是你睡得最舒服的一個晚上，你早早就醒來了，發現他也已經起來了，就在床邊上坐着，但令你不解的是，看到你睜開了眼睛，他的表情忽然很激動，sua的一聲就哭了，等他冷靜下來你才知道。原來，你應經昏迷了8年了，8年前，你去買早餐就再也沒有回來，你出了車禍，昏迷了8年，留下他和他腹中的孩子。他說這些年他從來沒有想過放棄你，他對你的愛幫助他克服了許多困難。如今你醒了，他終於成功了，他高興的留下了激動的淚水，你也很開心。於是從此以后，你們一家三口過上了幸福的生活。

　

　　“斷言”在這個工作流程當中，就是用來檢查 你是否把牌發對了 的一個機制。為了避免這樣的情況，我們就添加“斷言”來檢查。

 

　   assert語句包含：

　　assert關鍵字、要判斷的條件、逗號、條件為False時顯示的字符串

>>> podBayDoorStatus='open'  #吊艙門的狀態
>>> assert podBayDoorStatus=='open','podBayDoorStatus需要設置為open'
#這里結果沒有錯
>>> podBayDoorStatus='other content'
>>> assert podBayDoorStatus=='open','podBayDoorStatus需要設置為open'
#這里結果出錯了
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#13>", line 1, in <module>
    assert podBayDoorStatus=='open','podBayDoorStatus需要設置為open'
AssertionError: podBayDoorStatus需要設置為open
>>> 

　　我們在程序中為某個變量賦值后，基於 這個變量是這個值 的假定，我們可能寫下了大量的代碼，即這些代碼依賴這個值，才能正確工作。說以我們添加一個斷言，確保假定的變量值是對的。

　　對於這種情況，我們使用assert讓程序立即崩潰就，以減少尋找缺陷的時間，我們不應用 try except 拋出異常，因為這是程序員的錯誤，而不是用戶的錯誤，對於那些可以恢復的錯誤（如文件沒有找到，用戶輸入了無效的數據）則應該用拋出異常來處理

　　

　　在交通燈模擬中使用斷言

　　

　　你在編寫一個交通信號燈的模擬程序。代表路口信號燈的數據結構是一個字典：

market_2nd={'ns':'green','ew':'red'}#ns南北向，ew東西向

　　你希望編寫一個函數 switchLight() ，他接受一個路口字典作為參數，並切換紅路燈

　　你可能認為 switchLight() 只要將每一種燈按順序切換到下一種顏色： ‘green‘ 值應該切換到 'yellow' ， 'yellow' 應該切換到 'red' , 'red' 應該切換到 'green' 實現這個功能的代碼：

def switchLights(stoplight):
    for key in stoplight.keys():
        if stoplight[key]=='green':
            stoplight[key]='yellow'
        elif stoplight[key]=='yellow':
            stoplight[key]='red'
        elif stoplight[key]=='red':
            stoplight[key]='green'

　　這樣的運行結果：

>>> 
 RESTART: C:\Users\Administrator.SC-201605202132\AppData\Local\Programs\Python\Python37\forTest.py 
{'ns': 'yellow', 'ew': 'green'}
{'ns': 'red', 'ew': 'yellow'}
{'ns': 'green', 'ew': 'red'}

　　

　　你應該發現第一次的輸出是錯誤的，因為南北向和東西向總應該有一個是紅色的，如果不是，那么就會出現汽車相撞，為了避免這樣的缺陷出現，你應該添加斷言

market_2nd={'ns':'green','ew':'red'}#ns南北向，ew東西向

def switchLights(stoplight):
    for key in stoplight.keys():
        if stoplight[key]=='green':
            stoplight[key]='yellow'
        elif stoplight[key]=='yellow':
            stoplight[key]='red'
        elif stoplight[key]=='red':
            stoplight[key]='green'
    assert 'red' in stoplight.values(),'交通燈都不是紅色的'+str(stoplight)　　　　　　　　#在函數里面添加斷言
switchLights(market_2nd)
print(market_2nd)
switchLights(market_2nd)
print(market_2nd)
switchLights(market_2nd)
print(market_2nd)

　　

　　假如你沒有看出來這個代碼有問題，然后也沒有使用斷言，當你從運行結果發現問題時，或許要好多時間才能發現問題出現在 stwitchLight 函數中

 

禁用斷言

　　當我們開發測試的時候，我們可以使用斷言來幫助我們更早的發現錯誤，但是程序交付的時候應該是沒有缺陷的，這時就不在需要斷言了，我們可以在運行python時傳入-O選項來禁用斷言

　　需要從終端窗口運行程序時使用 >>>從終端運行程序<<<

　　

 

 

四、日志

　　記日志是一種很好的方式，讓我們可以理解程序中發生的事，以及事情發生的順序。python中的 logging 模塊讓你能很容易的創建自定義的消息記錄。這些日志消息列出了你指定的 任何變量 當時的值。缺失日志消息表明有一部分代碼被跳過了，從未執行

　　

　　4.1使用日志模塊

　　

import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,format=' %(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

　　我們使用 logging.debug('string') 來打印日志信息，這個 debug() 函數會調用 basicConfig ，所以我們第二行是指定打印信息的格式

　　python記錄一個時間的日志時，他會創建一個 logRecord 對象，保存關於該事件的信息。

　　 logging.debug() 調用不僅打印出了我們傳遞給他的信息，而且包含時間戳和一個單詞DEBUG

　　

　　我們以下面的程序為例，展示使用日志來調試程序的大致過程

import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,format=' %(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
logging.debug('Start of program')

def factorial(n):
    logging.debug('Start of factorial(%s%%)' %(n))  #這里的兩個%是什么意思？或許是匹配basicConfig()里format里的后兩個參數？
    total=1
    for i in range(n+1):
        total*=i
        logging.debug('i is '+str(i)+', total is '+str(total))
    logging.debug('End of factorial(%s%%)'%(n))
    return total

print(factorial(5))
logging.debug('End of program')

　　運行結果：

 RESTART: C:/Users/Administrator.SC-201605202132/AppData/Local/Programs/Python/Python37/facatorialLog.py 
 2019-03-06 17:39:10,889 - DEBUG - Start of program
 2019-03-06 17:39:10,938 - DEBUG - Start of factorial(5%)
 2019-03-06 17:39:10,973 - DEBUG - i is 0, total is 0
 2019-03-06 17:39:11,001 - DEBUG - i is 1, total is 0
 2019-03-06 17:39:11,030 - DEBUG - i is 2, total is 0
 2019-03-06 17:39:11,058 - DEBUG - i is 3, total is 0
 2019-03-06 17:39:11,083 - DEBUG - i is 4, total is 0
 2019-03-06 17:39:11,108 - DEBUG - i is 5, total is 0
 2019-03-06 17:39:11,132 - DEBUG - End of factorial(5%)
0
 2019-03-06 17:39:11,187 - DEBUG - End of program

　　從里面我們可以看到i是從0開始的，這就導致了total變量總是0，當然結果也是0，知道了這些，我們就可以對程序進行改動

import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,format=' %(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
logging.debug('Start of program')

def factorial(n):
    logging.debug('Start of factorial(%s%%)' %(n))
    #或許是匹配basicConfig()里format里的后兩個參數？
    total=1
    for i in range(1,n+1):    #改動在這里
      
---snip--

 

　　4.2日志級別

 　　這個級別是全局的

　　“日志級別”提供了一種方式，按重要性把日志消息分為了下面5類。這些級別只是一種建議，在工作中，還是有我們自己來為日志消息指定類型。就像上面，我們也可以不用 logging.debug() 而選用其他四種  

python中的日志級別

級別（上面的是最小的）	日志函數	描述
DEBUG	logging.debug()	最低級別。用於小細節。通常你只有在診斷問題時才需要
INFO	logging.info()	用於記錄程序中一般事件的信息，或者是用來確認工作正常
WARNING	logging.warning()	用於表示可能的問題，這些問題不會阻止程序的工作，但將來可能會
ERROR	logging.error()	用於記錄錯誤，它導致程序做某事失敗
CRITICAL	logging.critical()	最高級別。用於表示致命的錯誤，它導致或將要導致程序完全停止工作

　　他們顯示的格式並區別

>>> import logging
>>> logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,format=' %(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
>>> logging.debug('Some debugging details')
 2019-03-06 18:13:44,829 - DEBUG - Some debugging details
>>> logging.info('The logging is working')
 2019-03-06 18:13:59,984 - INFO - The logging is working
>>> logging.critical('The program is unable to recover!')
 2019-03-06 18:14:34,237 - CRITICAL - The program is unable to recover!
>>> 

　　

　　“日志級別”的好處

　　“日志級別”的好處在於，你可以改變想看到的 日志消息 的優先級。這通過 basicConfig() 函數的level關鍵字參數來指定， level='logging.DEBUG' 時會顯示所有的日志級別消息， level='logging.ERROR' 時只會顯示級別大於等於ERROR的日志消息

當我們開發了更多程序后，我們可能只會對錯誤感興趣，這種情況，就可以通過上面的level參數來設定我們想看到的級別

 

　　4.3禁用日志

 

　　 logging.disable() 函數接受一個日志級別，它會禁止該級別和更低級別的所有日志消息，注意這個參數的書寫正確

>>> import logging
>>> logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,format=' %(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
>>> logging.critical('The program is unable to recover!')
 2019-03-06 18:14:34,237 - CRITICAL - The program is unable to recover!
>>> logging.disable(logging.CRITICAL)
>>> logging.critical('The program is unable to recover!')#由於上面的禁用這個就不顯示了
>>> 

　　我們應該吧 logging.disable() 寫在程序中接近 import logging 代碼行的位置

 

　　4.4將日志記錄到文件

 

　　 logging.basicConfig() 函數接受 filename 關鍵字參數，日志消息將被保存到 myProgramLog.txt 文件中，而不會在輸出在屏幕上

>>> import logging
>>>logging.basicConfig(filename='myProgramlog.txt',level=logging.DEBUG,format=' %(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

 

　　4.5 basicConfig 的參數及 logging 模塊定義的格式字符串字段

 

參數名稱	描述
filename	指定日志輸出目標文件的文件名，指定該設置項后日志信心就不會被輸出到控制台了
filemode	指定日志文件的打開模式，默認為'a'。需要注意的是，該選項要在filename指定時才有效
format	指定日志格式字符串，即指定日志輸出時所包含的字段信息以及它們的順序。logging模塊定義的格式字段下面會列出。
datefmt	指定日期/時間格式。需要注意的是，該選項要在format中包含時間字段%(asctime)s時才有效
level	指定日志器的日志級別
stream	指定日志輸出目標stream，如sys.stdout、sys.stderr以及網絡stream。需要說明的是，stream和filename不能同時提供，否則會引發 ValueError異常
style	Python 3.2中新添加的配置項。指定format格式字符串的風格，可取值為'%'、'{'和'$'，默認為'%'
handlers	Python 3.3中新添加的配置項。該選項如果被指定，它應該是一個創建了多個Handler的可迭代對象，這些handler將會被添加到root logger。需要說明的是：filename、stream和handlers這三個配置項只能有一個存在，不能同時出現2個或3個，否則會引發ValueError異常。

　　

　　日志的更多信息：參見

 

五、IDLE的調試器　　

 

　　"調試器"是IDLE的一項功能，他可以讓你每次執行一行代碼，並讓你清除的查看當前時刻所有變量的值，對於你弄明白程序的問題很有幫助，通過在交互窗口中點擊 Debug>Debugger 來打開 調試控制窗口

 

　　5.1窗口上的信息

　　調試的時候不要把把斷點打到類似while語句上，因為while這樣的語句只執行一次，執行多次的是里面包裹的代碼，所以單步跳出或者繼續的時候就相當於繼續執行到這個while語句，結束了要想一次讓單步跳出或者繼續達到一次執行一輪 while里面代碼的效果，就把斷點打到while里面

 

　　打開調試窗口后，只要你運行程序調試器就會在第一條指令執行前暫停執行，並顯示下面的信息：

　　將要執行的代碼行；所有局部變量其其值得列表；所有全局變量及其值的列表

　　你會發現這里面有多你沒有定義的變量，如 __builtins__ 、 __doc__ 、 __file__ ，等等。它們是python在運行程序時，自動設置的變量。這些變量代表的含義我現在也不知道。我們可以只關注那些我們定義的變量。

　　程序將保持暫停，知道我們按下調試窗口的5個按鈕中的一個：GO、Step、Over、Out、Quit

　　Go

　　　　點擊Go按鈕將導致程序正常執行至終止，或到達一個“斷點”（斷點稍后會說）。換句話說，如果你完成了調試，希望程序正常繼續，就點擊Go按鈕

　　Step

　　　　Step按鈕將導致程序執行下一行代碼，然后再次暫停。如果下一行代碼是一個函數調用，調試器就會“步入”那個函數，調到該函數的第一行。

　　Over

　　　　Over按鈕將執行下一行代碼，與Step按鈕類似。但是如果下一行代碼是一個函數調用，Over按鈕將“跨越”該函數的代碼，調試器將在該函數返回后暫停。例如，下一行代碼是 print（） 調用，而顯然我們不關注 print（） 這個函數的代碼是怎樣的工作的，只希望傳遞給它的字符串打印出來，這時我們就可以使用Over按鈕

　　Out

　　　　Out按鈕將導致調試器全速執行代碼行，直到它從當前函數返回。如果你用Step按鈕進入了一個函數，現在想要讓這個函數全速執行，直到這個函數結束，那么就可以使用Out按鈕，讓他從當前函數調用中“走出來”

　　Quit

　　　　Quit按鈕將馬上終止該程序，不會執行下面的代碼，記住是終止程序，不是終止調試

 

5.2關閉調試器

 

　　和打開的操作一樣，從交互式窗口點擊 Debug>Debugger 就會關閉

 

5.3斷點

　　“斷點”可以設置在特定的代碼行上，當使用調試器開始調試程序時，按下GO按鈕並不會結束程序了，而是會到達斷點里暫停。

　　我們可以在編輯器里在要設定斷點的行右擊鼠標，選擇 Set Breakpoint ，就在當前行設置了斷點，並且會以亮黃色顯示，這次我們打開調試器后，再運行程序后按GO按鈕就會在這一行停止，當我們要清除斷點時，需要在當前行右擊鼠標，選擇 clear Breakpoint 

當我們想要知道for循環中某一輪中的變量值，我們就可以在那一行設置斷點，而不是頻繁的點擊Over按鈕

import random
mark=0
for i in range(1,1000):
    s=random.randint(0,2)
    if s==1:
        mark+=1
#我們查看循環到i=500時的mark值就可以在下面設置斷點    
    if i==500:
       print('halfway done')    #設置這里為斷點，而不要在上一行里設置，因為他是個判斷，每一輪都會運行
print(mark)

　　

　　斷言、異常、日志和調試器，都是在程序中發現錯誤和預防缺陷的有用工具。用python的斷言，是檢查自己有沒有犯錯的好方式。如果必要的條件被我們搞錯了，他將會早早的給出警告。斷言所針對的錯誤，是程序不應該嘗試恢復的，而是應該讓程序立馬失敗

　　異常可以由 try...except 語句捕捉和處理。 logging 模塊是一種很好的方式，可以在運行時查看代碼的內部，他比使用 pring() 語句要好很多，因為他有不同的日志級別，並能寫入日志文件。

　　調試器讓你每次單步執行一行代碼。或者可以用正常的速度運行程序，並讓調試器停在你設置的斷點的代碼行上。利用調試器，你可以看到程序在運行期間，任何時候所有變量的值。