【自动化运维新手村】番外-IDE调试

【摘要】

上一篇番外中我们讲解了调试对于编程的重要性，并且介绍了Python中的pdb工具包，可以帮我们在没有IDE的环境下进行代码调试。

但pdb终归是基于命令行交互式的，对于刚接触编程的朋友来说并不友好，并且在日常开发中，如果代码架构略微复杂，或者是引用的第三方库，不太了解具体的实现细节，那么pdb就不是最合适的调试方法了。

那么今天我们就讲解一下最容易上手且很直观的IDE调试方法

【IDE】

集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment ）是用于提供程序开发环境的应用程序。

一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。

集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。

所有具备这一特性的软件或者软件套（组）都可以叫集成开发环境。

目前Python语言中使用最常用的就是Pycharm和VSCode。

今天我们就详细讲解一下如何使用Pycharm进行调试

【Pycharm】

IDE除了显而易见的代码补全功能以外，清晰便捷的Debug功能也是非常重要的，如果你还是只用Pycharm来编辑代码，那可就有点儿暴殄天物了。

这次仍然用pdb篇中的示例代码为大家讲解

import sys

def foo(num):
    ret = []
    for i in range(num):
        tmp = i ** 2
        ret.append(tmp)
    return ret

if __name__ == "__main__":
    args = sys.argv
    result = foo(int(args[1]))
    print(args)

在Pycharm中展示如下图

在这里插入图片描述

关于Pycharm的其他细节使用不是今天这篇文章的主题，我们就略过不谈，单独了解一下Pycharm的调试功能

一、开启调试

Pycharm开启调试有三种方法

当文件中有if __name__ == "__main__":时，Pycharm会识别到，并将该行标识为程序入口，用一个绿色的三角形表示。

左键单击该三角形会有一个下拉框，第二个选项Debug 'main'就是开启调试的按钮

在这里插入图片描述

在文件空白处右键单击可以弹出下拉选相框，其中同样会有Debug 'main'按钮

在这里插入图片描述

工具栏中有一个虫子符号的按钮，同样也是Debug 'main'的按钮

在这里插入图片描述

二、断点调试

右侧黄色框中点击可以为指定行添加断点，添加断点后程序会执行到断点所在行中断，断点所在行为将要执行的下一行代码

在这里插入图片描述

我们已经在12行添加了一个断点，现在采取上述任意一种方式开启调试后，Pycharm页面如下图

在这里插入图片描述

页面中有几大重要的部分已经通过红框和注释标识出来，我分别对其做一下详细的解释：

变量值：

进行调试一个最主要的目的就是要知道程序运行过程中，定义的变量是如何变化的，他们的值或者类型分别是什么？

Pycharm会在程序代码每行的行尾空白处表明该变量的当前值；

页面下方的Variables框中则会显示更为详细的变量信息，包括变量值，变量具有的属性和方法等；

并且Variables框的左侧有一列按钮可以对变量进行其他操作，最常用的就是添加要Watch的变量，比如我想查看args的长度，就可以点击黄色框中的加号，输入len(args)即可，如下图

在这里插入图片描述

调试窗口/输出窗口：

开启调试后默认页面就处在Debugger调试窗口下，但如果程序中存在打印输出的内容，则需要点击Console按钮，切换到输出窗口才可以看到输出内容。

调试操作按钮

调试时最主要的几个按钮如下图所示

在这里插入图片描述

调试按钮	快捷键	含义
Step Over	F8	步进：执行下一行代码
Step Into	F7	步入：执行下一行代码，如果下一行为函数则进入函数
Step Into MyCode	Alt+Shift+F7（Option+Shift+F7）	步入：与Step Into功能类似，但只会进入到自己编写的函数中
Step Out	Shift+F8	步出：运行断点后的所有代码，当前如果在函数中，则会返回到上一层
Run to Cursor	Alt+F9	执行到光标：一直执行到光标所在行，当前在循环中时，点击一次会执行一次循环

继续调试，在12行断点处点击Step Over按钮，会发现程序抛出了异常，如下图：

在这里插入图片描述

这个错误的含义是数组的下标超出了范围，从上一步可以看出args = ['./main.py']，args的长度只有1，但12行却要访问args[1]，表示访问args的第二个元素，很明显会发生数组越界，所以程序抛出了异常。

这里要求我们通过命令行传入一个参数，但我们目前是直接使用Pycharm的调试按钮启动的程序，如何输入自定义参数呢？如下图

在这里插入图片描述

上图中的红框处可以输入参数，相当于命令行执行时python main.py后面的内容，所以这里输入3，等价于python main.py 3

步入函数，现在输入参数后就可以在12行处点击Step Into或者Step Into MyCode按钮进入函数中

在这里插入图片描述

一直点击Step Over一行一行执行函数，可以看到当前行执行到第7行，IDE显示第一次循环的i = 0，计算得到的tmp = 0

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直接点击Run to Cursor，可以执行代码到光标处，因为当前代码执行到了第7行，光标默认位于此处，所以点击Run to Cursor可以直接执行下一次循环到此处，不用点击多次Step Over。

在这里插入图片描述

当想要直接结束所处函数的执行，可以点击Step Out，便会执行完函数并返回至上一层

在这里插入图片描述

如果存在多个断点的情况，可以直接点击左下角框选的按钮，则会跳转到下一个最近的断点处，如果当前断点之后没有断点则会直接运行完剩余程序。

在这里插入图片描述

【Flask示例】

前几天有个朋友提了一个问题，正好可以来为大家演示一下，当不了解程序内部实现时如何使用Pycharm进行代码调试

from flask import Flask


app = Flask(__name__)

if __name__ == "__main__":
    app.run()

上面的代码是一段最为简单的启动Flask项目的示例代码

Tips： Flask是使用Python编写的轻量级Web框架，马上我们会出相应的专题

第二行app = Flask(__name__)的作用是创建一个应用对象实例，app是Flask的实例，Flask接收包或者模块的名字作为参数，但一般都是传递(__name__)，让flask.helpers.get_root_path函数通过传入这个名字确定程序的根目录，以便获得静态文件和模板文件的目录。

现在我们使用代码调试试图看看Flask是如何根据__name__确定程序根目录的。

在app初始化处加入断点，然后点击Debug开启调试

在这里插入图片描述

现在点击Step Into跳进Flask()函数中

在这里插入图片描述

由上图可以看出，Flask类继承了Scaffold类，并且我们当前处于super().__init__()这一行，这一行表示对父类进行初始化，所以再次点击Step Into步入父类中（由于此处函数参数过长，代码存在换行，所以需要点击多次步入按钮，直到跳入父类中即可）。

在这里插入图片描述

由上图可知，现在已经进入到Flask的父类Scaffold的初始化函数中，并且我又点击了几次Step Over，直到运行到上图所在行。

这里就是对项目根目录的确定逻辑，由于我们在初始化app时没有传入root_path参数，所以当前root_path为None，这样就会用到flask.helpers.get_root_path()根据传入的import_name来确定项目根目录。而import_name就是初始化类时传入的__name__。至于get_root_path()函数中具体如何实现的就留给大家自己探索。