程序调试

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在程序开发过程中，免不了会出现一些错误，有语法方面的，也有逻辑方面的。对于语法方面的比较好检测，因为程序会直接停止，并且给出错误提示。而对于逻辑错误就不太容易发现了，因为程序可能会一直执行下去，但结果是错误的。所以作为一名程序员，掌握一定的程序调试方法，可以说是一项必备技能。

1  使用自带的IDLE进行程序调试

多数的集成开发工具都提供了程序调试功能。例如，我们一直在使用的IDLE，也提供了程序调试功能。使用IDLE进行程序调试的基本步骤如下：

（1）打开IDLE（Python Shell），在主菜单上选择“Debug”→“Debugger”菜单项，将打开Debug Control对话框（此时该对话框是空白的），同时Python Shell窗口中将显示“[DEBUG ON]”（表示已经处于调试状态），如图11所示。

图11  处于调试状态的Python Shell

（2）在Python Shell窗口中，选择“File”→“Open”菜单项，打开要调试的文件。这里打开实例01中编写的division_apple.py文件，然后添加需要的断点。

说明：断点的作用：设置断点后，程序执行到断点时就会暂时中断执行，程序可以随时继续。

添加断点的方法是：在想要添加断点的行上，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“Set Breakpoint”菜单项。添加断点的行将以黄色底纹标记，如图12所示。

图12  添加断点

说明：如果想要删除已经添加的断点，可以选中已经添加断点的行，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“Clear Breakpoint”菜单项。

（3）添加所需的断点（添加断点的原则是：程序执行到这个位置时，想要查看某些变量的值，就在这个位置添加一个断点）后，按下快捷键F5，执行程序，这时Debug Control对话框中将显示程序的执行信息，选中Globals复选框，将显示全局变量，默认只显示局部变量。此时的Debug Control对话框如图13所示。

图13  显示程序的执行信息

（4）在图13所示的调试工具栏中，提供了5个工具按钮。这里单击Go按钮继续执行程序，直到所设置的第一个断点。由于在division_apple.py文件中，第一个断点之前需要获取用户的输入，所以需要先在Python Shell窗口中输入苹果和小朋友的数量。输入后Debug Control窗口中的数据将发生变化，如图14所示。

图14  显示执行到第一个断点时的变量信息

说明：在调试工具栏中的5个按钮的作用为：Go按钮用于执行跳至断点操作；Step按钮用于进入要执行的函数；Over按钮表示单步执行；Out按钮表示跳出所在的函数；Quit按钮表示结束调试。

（5）继续单击Go按钮，将执行到下一个断点，查看变量的变化，直到全部断点都执行完毕。

程序调试完毕后，可以关闭Debug Control窗口，此时在Python Shell窗口中将显示“[DEBUG OFF]”（表示已经结束调试）。

2  使用assert语句调试程序

在程序开发过程中，免不了会出现一些错误，有语法方面的，也有逻辑方面的。对于语法方面的比较好检测，因为程序会直接停止，并且给出错误提示。而对于逻辑错误就不太容易发现了，因为程序可能会一直执行下去，但结果是错误的。所以作为一名程序员，掌握一定的程序调试方法，可以说是一项必备技能。Python提供了assert语句来调试程序。assert的中文意思是断言，它一般用于对程序某个时刻必须满足的条件进行验证。assert语句的基本语法如下：

assert expression [,reason]

参数说明：

l  expression：条件表达式，如果该表达式的值为真时，什么都不做，如果为假时，则抛出AssertionError异常。

l  reason：可选参数，用于对判断条件进行描述，为了以后更好地知道哪里出现了问题。

例如，修改实例01，应用断言判断程序是否会出现苹果不够分的情况，如果不够分，则需要对这种情况进行处理。

  实例04  模拟幼儿园分苹果（应用断言调试）

在IDLE中创建一个名称为division_apple_dug.py的文件，然后将实例01的代码全部复制到该文件中，并且在第5行代码“children = int(input("请输入来了几个小朋友："))”的下方添加一个assert语句，验证苹果的数量是否小于小朋友的数量，修改后的代码如下：

def division():

    '''功能：分苹果'''

    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")

    apple = int(input("请输入苹果的个数："))        # 输入苹果的数量

    children = int(input("请输入来了几个小朋友："))

    assert apple > children ,"苹果不够分"           # 应用断言调试

    result = apple // children                 # 计算每人分几个苹果

    remain = apple - result * children         # 计算余下几个苹果

    if remain > 0:

        print(apple, "个苹果，平均分给", children, "个小朋友，每人分", result,

              "个,剩下", remain, "个。")

    else:

        print(apple, "个苹果，平均分给", children, "个小朋友，每人分", result, "个。")

if __name__ == '__main__':

    division()                                # 调用分苹果的函数

运行执行，输入苹果的数量为5，小朋友的数量为10时，将抛出如图15所示的AssertionError异常。

图15  苹果的个数小于小朋友的个数时抛出AssertionError异常

通常情况下，assert语句可以和异常处理语句结合使用。所以，可以将上面代码的最后一行代码修改为以下内容：

try:

    division()                                   # 调用分苹果的函数

except AssertionError as e:                       # 处理AssertionError异常

    print("\n输入有误：",e)

这样，再执行程序时就不会直接抛出异常，而是给出如图16所示的提示。

图16  处理抛出的AssertionError异常

assert语句只在调试阶段有效。我们可以通过在执行python命令时加入-O（大写）参数来关闭assert语句。例如，在命令行窗口中输入以下代码执行“F:\program\Python\Code”目录下的division_apple_bug.py文件，即关闭division_apple_bug.py文件中的assert语句。

F:

cd F:\program\Python\Code

python -O division_apple_bug.py

说明：division_apple_bug.py文件的内容就是实例04的内容，其中添加了assert语句。

执行上面的语句后，输入苹果的数量为5，小朋友的数量为10时，并没有给出“输入有误：苹果不够分”的提示，如图17所示。

图17  在非调试状态下执行程序，将忽略assert语句