2.6 Python调试
调试是Python编程中非常重要的一环。程序出现什么问题，查看抛出的异常。或者处处加print和log找出错误点，再慢慢地反推，是可以找到问题、解决问题的，但是有更简单的方法为什么非得舍易取难呢？
在Linux和Windows平台有很多第三方调试工具，一般的Python IDE基本也自带了调试工具。工具太多了反而不好选择，而且也不是随手就能找到第三方调试工具的。这里仅示范手头上必定有的Python自带的调试工具，其他的第三方调试工具都大同小异，熟悉了最简单的，其他的也就无师自通了。
2.6.1 Windows下IDLE调试
先写一个简单的程序来做示例。既然是调试，最好的选择莫过于多次调用函数的阶乘了，这个程序简单又明显，适合用来做示例。打开IDLE，单击菜单栏的File｜New File，创建一个新文档，编辑代码，如图2-27所示。
图2-27 winDebugFactorial.py
单击菜单栏File｜Save As，选择保存位置后将文件保存为winDebugFactorial.py。下面开始调试winDebugFactorial.py。
单击IDLE菜单栏的Run｜Python Shell，打开Python Shell，如图2-28所示。
图2-28 打开Python Shell
单击Python Shell菜单栏的Debug｜Debugger，打开Debug Control窗口，如图2-29所示。
图2-29 打开Debug Control窗口
然后在IDLE窗口为代码添加断点。所谓断点，简单地说就是调试程序时需要停顿的位置，一般在函数的入口、参数变化的行添加。这里只在fac函数入口添加一个断点。单击fac函数入口行，再右击，弹出的快捷菜单中选择Set Breakpoint，如图2-30所示。
图2-30 设置断点
现在可以开始运行调试程序了，单击IDLE窗口菜单栏中的Run｜Run Module，如图2-31所示。
图2-31 运行调试程序
单击Debug Control窗口的Go按钮，开始运行程序，然后单击Debug Control窗口的Step按钮，逐步运行程序。如果需跳出循环或者跳出函数，则单击Debug Control窗口的Out按钮。Debug Control窗口中的Stack检查框显示的是程序当前运行位置，Locals检查框显示的是当前变量的值，如图2-32所示。
图2-32 Debug Control
通过Debug调试很容易发现程序中的错误之处。虽然这个Debug工具比较简陋，但基本功能都还齐全，算是比较好用的一款Debug工具了。
2.6.2 Linux下pdb调试
Linux下的Python调试工具也很多，最简单、最方便的可能就是pdb了。pdb功能齐全，使用方便，命令几乎是一模一样的。先写一个示范程序，用pdb调试一下。
【示例2-16】打开Putty连接到Linux，执行命令：
cd code/crawler
vi linuxBugListExtremum.py
linuxBugListExtremum.py的代码如下：
1 #!/usr/bin/env python3
2 #-*- coding: utf-8 -*-
3 __author__ = 'hstking hst_king@hotmail.com'
4
5 import cls
6 import time
7
8 def getList():
9 #构建一个纯数字列表
10 numList = []
11 num = 'q'
12 while num:
13 cls.clear()
14 print(numList)
15 print('结束构建列表，请按回车')
16 num = input('请输入一个整数：')
17 if num == '':
18 break
19 try:
20 num = int(num)
21 except ValueError:
22 print('要求输入整数，请重新输入')
23 time.sleep(1)
24 continue
25 numList.append(num)
26 return numList
27
28 def getMaxNum(List):
29 #获取列表中最大值
30 #import pdb
31 #pdb.set_trace()
32 num = List[0]
33 for i in List[1:]:
34 if num <= i:
35 num = i
36 return num
37
38 def getMinNum(List):
39 #获取列表中最小值
40 num = List[0]
41 for i in List[1:]:
42 if num >= i:
43 num = i
44 return num
45
46
47 if __name__ == '__main__':
48 numList = getList()
49 maxNum = getMaxNum(numList)
50 print('列表中最大值为:%d' %maxNum)
51 minNum = getMinNum(numList)
52 print('列表中最小值为:%d' %minNum)
linuxBugListExtremum.py程序让用户输入一组整数放入列表中，然后从列表中挑选出最大值和最小值。以linuxBugListExtremum.py为例，使用pdb调试。
第5行的import cls导入的是一个自定义模块cls.py。代码如下：
1 #!/usr/bin/env python3
2 #-*- coding: utf-8 -*-
3 __author__ = 'hstking hst_king@hotmail.com'
4
5 import platform
6 import os
7
8 def clear():
9 OS = platform.system()
10 if OS == 'Windows':
11 os.system('cls')
12 else:
13 os.system('clear')
14
15
16
17 if __name__ == '__main__':
18 pass
下面先简单地介绍一下pdb。pdb在Python中是以模块的形式出现的，它是Python的标准库，可以在Python交互环境中使用，如图2-33所示。
图2-33 模块式使用pdb
也可以在程序中间插入一段程序，相当于在一般IDE里面打上断点，然后启动debug，不过这种方式是hardcode的，如图2-34所示。
图2-34 程序内使用pdb
将pdb放入程序内，在运行程序时，运行到pdb行后就暂停了，然后开始运行pdb程序。这种方式需要改动程序，比较麻烦。
笔者更喜欢最后一种方法，即用命令行启动目标程序，加上-m参数调用pdb模块，如图2-35所示。
图2-35 命令调用pdb模块
图2-35显示了pdb的所有命令，这里只说明最常用的几个：
- list：显示程序，可以带参数。比如显示第5行list 5。
- break：添加断点。比如在第5行添加断点break 5，在getList函数添加断点break。
- run：开始运行程序。
- step：单步运行，进入函数内部。
- next：单步运行，不进入函数内部。
- print：显示参数。
- quit：退出pdb。
下面开始调试linuxBugListExtremum.py程序。执行命令：
python -m pdb linuxBugListExtremum.py
list 52
break getList
break getMaxNum
break getMinNum
break
执行结果如图2-36所示。
图2-36 pdb加入断点
执行命令run，开始运行程序，函数外的行使用next单步运行，到了函数入口后使用step单步运行，中途使用print命令随时监视变量变化，如图2-37所示。
图2-37 调试linuxBugListExtremum.py
调试完毕后输入quit，退出pdb。pdb没有GUI，用起来似乎没有那么直观，习惯了还挺方便。如果偏爱GUI，那还是找一个Python IDE吧，Eclipse + pydev就很方便，支持多个操作平台，除了块头大一点，没有什么缺点；或者找一个短小精干的Atom（vscode），也非常方便。
提示
pdb是Python调试工具，也是Python的标准模块之一，所以也可以用import将其导入程序中使用。在Windows中也可以使用pdb。