使用 ipdb 调试回调函数

一、问题概述

回调函数是指一个函数执行完后，调用另外一个函数的过程。
一般步骤是，回调函数作为参数传递给原始函数，原始函数执行完自己的逻辑后，自动调用回调函数并将自己的执行结果作为参数传递给回调函数。
根据不同的用法，回调函数可能在主线程/进程中，也可能在其他线程/进程中。有时候，这会给调试回调函数带来一点麻烦，比如，在回调函数内打的断点，在调试模式下死活无法触发。（是的，在pycharm中遇到这个情况的就是我。。。）

这时，为了能正常调试，可以考虑以下方法：
1、如果回调函数是普通函数，或者普通的类，可以先不作为回调函数使用，而是先当成普通函数来正常调试，确认其中的逻辑没问题， 再按回调函数的用法来调用。
2、不使用 pycharm 中内置的调试功能，使用 ipdb（window） 或者 pudb（linux）来调试。

第1点比较简单，以下介绍一下第 2 点中如何使用 ipdb 来调试回调函数。

二、ipdb 调试回调函数

1、ipdb是什么

pdb（python debugger）是一个集成于Python标准库中的交互式无界面调试工具，功能主要包括：
a、断点设置与跳转
b、单步执行代码
c、任意变量查询、值修改（不必重启程序）

pdb 的弱点在于对多线程，远程调试等支持得不够好，没有界面，不太适合大型的 python 项目。

ipdb是增强版的pdb，它提供了更多的功能和更友好的交互界面,使得在开发过程中调试代码变得更加方便。 功能包括：
a、在代码中的任意位置设置断点
b、单步运行语句，并查看其结果
c、可查看当前执行上下文中的变量值
d、可跳过某个函数或循环
e、命令行界面
f、语法tab补全、条件断点、彩色输出等

2、ipdb的安装与常用命令简介

2.1、安装

pip install ipdb

2.2、常用命令简介

! 执行 python 命令，或者显示变量值
ENTER 重复上次命令
a(rgs) 打印当前函数的参数
b(reakpoint) 设置断点
cl(ear) 清除断点
c(ontinue) 运行直到断点位置
h(elp) 帮助信息
j(ump) 让程序跳转到指定的行数
l(ist) 列出想了解的代码，查找当前位置
n(ext) 让程序运行下一行，当前语句有函数/子程序调用也不进入
s(tep) 让程序运行下一行，当前语句有函数/子程序就进入
p(rint) 打印某个变量
q(uit) 退出调试
r(eturn) 继续执行，直到函数体返回
disable/enable 禁用/启用断点

3、ipdb的启动

假设 d:\download\callback_debug.py 需要调试。有两种方式能够对它进行调试：
3.1、在IDE中启动
a、在代码中导入 ipdb 的 set_trace
b、在要调试的行之前插入 set_trace()
c、运行代码，则代码自动在 set_trace() 处停止，等待调试

3.2、在命令行启动

python -m ipdb d:/download/callback_debug.py

方法 3.1 在IDE中执行，会修改源码，并且对循环等的调试支持不是很好，相对来说，方法 3.2 更加灵活一些，但是对多线程、多进程的场景，按方法 3.2，非主进程、主线程上的断点不一定能抓住。
以下主要讨论方法 3.2，但是使用方法也适用于 3.1。

4、举例：以一个调试过程为例

4.0、原始代码

def on_callback(num, num2):a = 1b = '这是一串字符'if num == 3:print('haha')print(f"回调处理后的数字是 {num} * {num} = {num * num}")def foo(num, callback: callable):print(f"当前的数字是:{num}")callback(num, 10)if __name__ == '__main__':for i in range(5):foo(i, on_callback)

4.1、命令行启动 ipdb

(base) D:\xxxx\trial>python -m ipdb callback_debug.py

# 执行结果为：
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(1)<module>()
----> 1 def on_callback(num):2     if num == 3:3         print('haha')ipdb> 

此时自动进入单步执行状态，ipdb 停留在第一行代码处待命。

4.2、查看代码

查看第1行至第10行的代码内容（没有第0行）

ipdb> l 1,10
----> 1 def on_callback(num):2     if num == 3:3         print('haha')4         print(f"回调处理后的数字是 {num} * {num} = {num * num}")5 6 7 def foo(num, callback: callable):8     print(f"当前的数字是:{num}")9     callback(num)10 ipdb> 

ll 是查看整个源码文件

4.3、设置断点

在 on_callback() 函数内设置断点，位置是第4、11行，分别在回调函数、初始函数内。

ipdb> b 4
Breakpoint 1 at d:\xxxx\trial\callback_debug.py:4
ipdb> b 11
Breakpoint 2 at d:\xxxx\trial\callback_debug.py:11
ipdb> 

4.4、运行至断点处

断点2后设置，但是运行逻辑上先运行到。

ipdb> c
当前的数字是:0
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(11)foo()10     print(f"当前的数字是:{num}")
2--> 11     callback(num, 10)12 ipdb> 

4.5、在函数 foo 里，查看都有哪些参数

ipdb> a
num = 0
callback = <function on_callback at 0x0000010B5C856940>
ipdb> 

4.6、进入回调函数内部

ipdb> s
--Call--
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(1)on_callback()
----> 1 def on_callback(num, num2):2     a = 13     b = '这是一串字符'ipdb> 

4.7、连续单步运行

其中第一次单步执行需要输入 n 后再回车，之后2次直接回车即可

ipdb> n
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(2)on_callback()1 def on_callback(num, num2):
----> 2     a = 13     b = '这是一串字符'ipdb> 
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(3)on_callback()2     a = 1
----> 3     b = '这是一串字符'
1     4     if num == 3:ipdb>
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(4)on_callback()3     b = '这是一串字符'
1---> 4     if num == 3:5         print('haha')ipdb> 

4.8、跳出、跳入回调函数，并查看入参与变量值

ipdb> u
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(11)foo()10     print(f"当前的数字是:{num}")
2--> 11     callback(num, 10)12 ipdb> d
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(4)on_callback()3     b = '这是一串字符'
1---> 4     if num == 3:5         print('haha')ipdb> args
num = 0
num2 = 10
ipdb>p num
2
ipdb> num
2
ipdb> 

4.9、跳转到指定行（必须与跳转之前位置在同一个函数内）

> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(2)on_callback()1 def on_callback(num, num2):
----> 2     a = 13     b = '这是一串字符'ipdb> j 4
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(4)on_callback()3     b = '这是一串字符'
1---> 4     if num == 3:5         print('haha')ipdb> 

4.10、取消第一个断点并执行代码至第2个断点处

ipdb> cl 1
Deleted breakpoint 1 at d:\xxxx\trial\callback_debug.py:4
ipdb> c
当前的数字是:2
> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(11)foo()10     print(f"当前的数字是:{num}")
2--> 11     callback(num, 10)12 ipdb> 

4.11、显示当前所处的位置以及堆栈信息

ipdb> wd:\anaconda3\lib\bdb.py(580)run()579         try:
--> 580             exec(cmd, globals, locals)581         except BdbQuit:<string>(1)<module>()d:\xxxx\trial\callback_debug.py(16)<module>()14 if __name__ == '__main__':15     for i in range(5):
---> 16         foo(i, on_callback)> d:\xxxx\trial\callback_debug.py(11)foo()10     print(f"当前的数字是:{num}")
2--> 11     callback(num, 10)12ipdb> 

4.12、退出调试

ipdb> q(base) D:\xxxx\trial>

三、参考资料

1、pdb调试神器使用终极指南
2、pytorch Debug —交互式调试工具Pdb (ipdb是增强版的pdb)-1-使用说明