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初学时大多使用print或log调试程序,这在小规模的程序下很方便

但是更好的方法是一边运行一边检查里面的变量和方法

1.Pdb

Pdb是一个交互式的调试工具,集成于Python标准库中

Pdb能让你根据需求跳转到任意的Python代码断点、查看任意变量、单步执行代码,甚至还能修改变量的值,而不必重启程序

⚠️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,如PyCharm IDE。

手册:https://docs.python.org/3.5/library/pdb.html#pdbcommand-where

pdb的使用方式和ipdb是一样的

2.ipdb

ipdb是增强版的pdb,参考https://github.com/gotcha/ipdb

1)安装:

deeplearning) userdeMacBook-Pro:dogcat-6 user$ pip install ipdb
Requirement already satisfied: ipdb in /anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/site-packages 0.12)
...

ipdb提供了调试模式下的代码自动补全,还具有更好的语法高亮和代码溯源,以及更好的内省功能。它与pdb接口完全兼容

2)结合PyTorch和ipdb进行调试

1》集成到源代码中

要使用ipdb,只需要在想要进行调试的地方插入语句:

import ipdb
ipdb.set_trace) #相当于添加断点

当代码运行到这里,就会自动进入交互式调试模式

上面的方式虽然简单,但是存在着两个较为比较明显的问题:

插入的断点代码会污染原来的代码空间 
每次插入断点都需要修改源码

try:
    import ipdb
except:
    import pdb as ipdb
    
def sumx):
    r = 0
    for ii in x:
        r += ii
    return r

def mulx):
    r =1
    for ii in x:
        r *= ii
    return r

ipdb.set_trace)
x = [1,2,3,4,5]
r = sumx)
r = mulx)

当程序运行到ipdb.set_trace)语句时,会自动进入debug模式,在该模式中,我们可使用调试命令,如next或缩写n实现单步执行;也可以查看Python变量,或是运行Python代码

如果Python变量名和调试命令冲突,需在变量名前加!,这样ipdb会执行对应的Python命令,而不是调试命令

下面举例说明ipdb的调试

这里重点讲解ipdb的两大功能:

查看:在函数调用堆栈中自由跳动,并查看函数的局部变量
修改:修改程序中的变量,并能以此影响程序的运行结果

将上面的命令生成ipdb_test.py文件,使用命令行进行调试

deeplearning) userdeMacBook-Pro:pytorch-learning user$ python ipdb_test.py
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py19)<module>)
     18 ipdb.set_trace)
---> 19 x = [1,2,3,4,5]
     20 r = sumx)

—>光标所指处为运行到的代码

下面进行说明调试时能够使用的命令:

l 1,18 : list 1,18的缩写,查看第1行到18行的代码

ipdb> l 1,18                                                                    
      1 try:
      2     import ipdb
      3 except:
      4     import pdb as ipdb
      5 
      6 def sumx):
      7     r = 0
      8     for ii in x:
      9         r += ii
     10     return r
     11 
     12 def mulx):
     13     r =1
     14     for ii in x:
     15         r *= ii
     16     return r
     17 
     18 ipdb.set_trace)

n : next的缩写,执行下一步;如果当前语句有一个函数调用,用 n 是不会进入被调用的函数体中的

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py20)<module>)
     19 x = [1,2,3,4,5]
---> 20 r = sumx)
     21 r = mulx)

s : step的缩写,进入函数sum内部

ipdb> s                                                                         
--Call--
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py6)sum)
      5 
----> 6 def sumx):
      7     r = 0

再继续单步执行,再在函数中继续执行,耶可以不用输入n,直接回车则会使用上次的命令

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py7)sum)
      6 def sumx):
----> 7     r = 0
      8     for ii in x:

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py8)sum)
      7     r = 0
----> 8     for ii in x:
      9         r += ii

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py9)sum)
      8     for ii in x:
----> 9         r += ii
     10     return r

u : up的缩写,跳回上一层的调用

ipdb> u                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py20)<module>)
     19 x = [1,2,3,4,5]
---> 20 r = sumx)
     21 r = mulx)

d : down的缩写,跳回之前调用到的下一层的位置

ipdb> d                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py9)sum)
      8     for ii in x:
----> 9         r += ii
     10     return r

当查看变量的命令和调试命令起冲突时,在前面加一个!

查看r变量,该变量名与调试命令return) 起冲突

ipdb> !r                                                                        
0

return : 继续运行,直到函数返回,结束该sum)函数的运算

ipdb> return                                                                    
--Return--
15
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py10)sum)
      9         r += ii
---> 10     return r
     11 

当命令和调试命令没有冲突的时候,可以直接运行,不用添加!

这里查看变量x的值,并对变量值进行修改

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py21)<module>)
     19 x = [1,2,3,4,5]
     20 r = sumx)
---> 21 r = mulx)

ipdb> x                                                                         
[1, 2, 3, 4, 5]
ipdb> x[0] = 10000 

b 13 : break的缩写,在13行处添加一个断点,如果没有添加位置则输出所有的断点信息

ipdb> b 13                                                                      
Breakpoint 1 at /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py:13

c : continue的缩写,继续运行,直到遇到断点

ipdb> c                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py13)mul)
     12 def mulx):
1--> 13     r =1
     14     for ii in x:

ipdb> return                                                                    
--Return--
1200000
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py16)mul)
     15         r *= ii
---> 16     return r
     17 

return后得到的是修改后的x的乘积

list) 或 ll : ll 是查看整个源码文件,l 可指定需要查看的行数,默认是当前往后 11 行,也可指定具体的范围

ipdb> list                                                                      
     11 
     12 def mulx):
1    13     r =1
     14     for ii in x:
     15         r *= ii
---> 16     return r
     17 
     18 ipdb.set_trace)
     19 x = [1,2,3,4,5]
     20 r = sumx)
     21 r = mulx)

pp 或 p expression: 打印变量的值,两者的不同是p用的是print),pp用的是pprint)

ipdb> pp x                                                                      
[10000, 2, 3, 4, 5]
ipdb> x                                                                         
[10000, 2, 3, 4, 5]

exit 或 quit) : 中止并退出

ipdb> q                                                                         
Exiting Debugger.

关于ipdb的使用还又一些技巧:

<tab>键能够自动补齐,补齐用法与IPython中的类似
可以直接在ipdb中修改变量的值
help)能够查看调试命令的用法,比如h h可以查看help)命令的用法,h jump能够查看jump)命令的用法

其他命令:

run 或 restart [args ...]:两者就是别名的关系,重新运行该python调试项目,如果提供了参数,会使用shlex进行分离,并将结果作为新的sys.argv。历史记录、断点、行动和调试选项都会保留。

run [args …]:这里的参数会作为运行脚本的参数

deeplearning) userdeMBP:pytorch-learning user$ python -m ipdb ipdb_test.py 
/anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/runpy.py:125: RuntimeWarning: 'ipdb.__main__' found in sys.modules after import of package 'ipdb', but prior to execution of 'ipdb.__main__'; this may result in unpredictable behaviour
  warnRuntimeWarningmsg))
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py1)<module>)
----> 1 def sumx):
      2     r = 0
      3     for ii in x:

ipdb> run --x [3,3,3,3]                                                         
Restarting ipdb_test.py with arguments:
    --x [3,3,3,3]
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py1)<module>)
----> 1 def sumx):
      2     r = 0
      3     for ii in x:

ipdb> import sys                                                                
ipdb> sys.argv                                                                  
['ipdb_test.py', '--x', '[3,3,3,3]']

看到上面的结果,等价于 python ipdb_test.py --x [3,3,3,3],这个参数会作为运行sumx)的参数

如果要得到的是全新的调试器,使用exit 或 quit)

通过b设置的断点在重新运行 debug 程序 命令  restart 或  run) 后会依然保留,如果要忽略这些断点,有两种做法:

clear) :如果后面带有参数,就是清除指定的断点;如果不带参数就是清除所有的断点

deeplearning) userdeMacBook-Pro:pytorch-learning user$ python ipdb_test.py
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py19)<module>)
     18 ipdb.set_trace)
---> 19 x = [1,2,3,4,5]
     20 r = sumx)

ipdb> b 8                                                                       
Breakpoint 1 at /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py:8
ipdb> cl 1                                                                      
Deleted breakpoint 1 at /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py:8
ipdb> c       
deeplearning) userdeMacBook-Pro:pytorch-learning user$ 

因为设置的断点被清除了,所以运行c会直接结束

disable/enable :禁用/激活断点

deeplearning) userdeMacBook-Pro:pytorch-learning user$ python ipdb_test.py
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py19)<module>)
     18 ipdb.set_trace)
---> 19 x = [1,2,3,4,5]
     20 r = sumx)

ipdb> b 8                                                                       
Breakpoint 1 at /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py:8
ipdb> b 9                                                                       
Breakpoint 2 at /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py:9
ipdb> disable 1                                                                 
Disabled breakpoint 1 at /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py:8
ipdb> c                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py9)sum)
1     8     for ii in x:
2---> 9         r += ii
     10     return r

ipdb>         

因为禁用了8处的断点,所以运行c直接就到了9的断点处

jump) :让程序跳转到指定的行数 ,能够跳过中间某些行代码的执行

注意:但是必须跳转的地方在当前的代码块中

ipdb> j 13                                                                      
*** Jump failed: line 13 comes after the current code block
ipdb> j 10                                                                      
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py10)sum)
2     9         r += ii
---> 10     return r
     11 

ipdb>   

where) : 显示最近的一些栈帧信息

ipdb> w                                                                         
  /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py20)<module>)
     19 x = [1,2,3,4,5]
---> 20 r = sumx)
     21 r = mulx)

> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py10)sum)
2     9         r += ii
---> 10     return r
     11 

args) : 返回目前函数的参数列表

ipdb> a                                                                         
x = [1, 2, 3, 4, 5]

这个sum)函数现在的参数就只有一个x

 

2》通过命令行进行交互

这种方法与上面方法不同在于不需要在代码中插入断点语句,而是在运行时添加-m参数运行,然后再进行调试

生成ipdb_test_command.py:

#import ipdb  
def sumx):
    r = 0
    for ii in x:
        r += ii
    return r

def mulx):
    r =1
    for ii in x:
        r *= ii
    return r

#ipdb.set_trace)
x = [1,2,3,4,5]
r = sumx)
r = mulx)

运行:

deeplearning) userdeMacBook-Pro:pytorch-learning user$ python -m ipdb ipdb_test_command.py
/anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/runpy.py:125: RuntimeWarning: 'ipdb.__main__' found in sys.modules after import of package 'ipdb', but prior to execution of 'ipdb.__main__'; this may result in unpredictable behaviour
  warnRuntimeWarningmsg))
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py2)<module>)
      1 #import ipdb
----> 2 def sumx):
      3     r = 0

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py8)<module>)
      7 
----> 8 def mulx):
      9     r =1

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py15)<module>)
     14 #ipdb.set_trace)
---> 15 x = [1,2,3,4,5]
     16 r = sumx)

ipdb> n                                                                         
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py16)<module>)
     15 x = [1,2,3,4,5]
---> 16 r = sumx)
     17 r = mulx)

ipdb> s                                                                         
--Call--
> /Users/user/pytorch/jupyter/pytorch-learning/ipdb_test.py2)sum)
      1 #import ipdb
----> 2 def sumx):
      3     r = 0

ipdb>      

-m参数,这样调用ipdb_test_command.py的话断点就是程序的执行第一行之前

然后就可以和上面一样使用命令进行调试

3.支持的函数

参考https://docs.python.org/3.5/library/pdb.html#pdbcommand-where

该模块定义了以下功能;每个进入调试器的方式略有不同:

pdb.set_trace)

  从正在运行的程序中插入调试器的典型用法是插入

import pdb; pdb.set_trace)

在要进入调试器的位置插入上面的函数。然后,你可以按照此语句逐步执行代码,并使用continue命令在没有调试器的情况下继续运行。

大多数情况都只使用set_trace)函数和上面命令进行配合调试,下面的函数使用得比较少,没能查找到过多下面函数使用的情况,如果有小伙伴有这方面的资料,希望可以告知,谢谢

pdb.runstatement, globals=None, locals=None)

在调试器控制下执行语句以字符串或代码对象的形式给出)。调试器提示符出现在执行任何代码之前;您可以设置断点并键入continue来运行到断点,或者使用step或next逐步执行语句。可选的全局变量和局部变量指定执行代码的环境;默认情况下使用模块__main__的字典。参见内置的exec)或eval)函数的说明。)

pdb.runevalexpression, globals=None, locals=None)

计算调试器控制器下的表达式以字符串或代码对象的形式给出)。当runeval)返回时,它返回表达式的值。否则,这个函数类似于run)。

pdb.runcallfunction, *args, **kwds)

使用给定的参数调用函数函数或方法对象,而不是字符串)。当runcall)返回时,它返回函数调用返回的任何值。一旦输入函数,调试器提示符就会出现。

pdb.set_trace)

在调用堆栈帧中输入调试器。这对于在程序中在给定点硬编码断点非常有用,即使代码没有被调试例如,当断言失败时)。

pdb.post_mortemtraceback=None)

输入给定traceback对象的事后调试。如果没有给出traceback,则使用当前正在处理的异常之一如果要使用缺省值,则必须处理异常)。

pdb.pm)

输入在sys.last_traceback中找到的traceback的事后调试。

run*函数和set_trace)是实例化Pdb类和调用同名方法的别名。如果你想获得更多的功能,你必须自己做:

class pdb.Pdbcompletekey=’tab’, stdin=None, stdout=None, skip=None, nosigint=False)

Pdb是调试器类。

completekey、stdin和stdout参数被传递给底层cmd.Cmd类;

如果给定了skip参数,则它必须是可迭代的全局样式模块名称模式。调试器不会进入起源于与这些模式之一匹配的模块中的框架。

默认情况下,当您发出continue命令时,Pdb为SIGINT信号设置一个处理程序当用户在控制台上按Ctrl-C时发送该信号)。这允许您通过按Ctrl-C再次进入调试器。如果希望Pdb不接触SIGINT处理程序,请将nosigint设置为true。

启用跟踪与skip的例子调用:

import pdb; pdb.Pdbskip=['django.*']).set_trace)

新版本3.1:skip参数。

新版本3.2:nosigint参数。以前,Pdb从未设置过SIGINT处理程序。