2.4 IDLE的程序调试功能

2.4.1 两种调试方法

在软件开发过程中，总免不了出现这样或那样的错误。在这些错误中，有些是属于语法方面的，有些是属于逻辑方面的。对于语法错误，Python解释器能轻而易举地将它们检测出来。因此，如果程序中存在语法错误，那么Python会停止运行程序并给出错误提示。而对于逻辑错误，Python解释器是无能为力的。如果程序中存在逻辑错误，那么虽然程序可以被运行，但是会出现死机或抛出异常的问题。显然，在这样的情况下，程序的运行结果一定是错误的。面对逻辑错误，最简单而可靠的解决方法就是对程序进行调试，也就是常说的“Debug”。

单词debug可以被分为两部分——de和bug，将两者合在一起，就是找出臭虫的意思；在计算机领域，被引申为发现错误的“调试”。

调试程序的方法有很多，有些需要借助工具，而有些需要借助程序开发者的经验。当然，经验是在长期的调试过程中积累起来的。

1．经验调试法

最简单的调试方法是直接显示程序运行中的有关数据，这是一种基于经验的调试方法。例如，可在某些关键位置用print()语句显示有关变量的值，然后通过输出值与期望值的对比，确定当前程序段有没有出错。该方法最大的问题是，开发者必须在所有可疑的地方插入print()语句，但是由于它们本身不是程序的真正代码，所以，等到程序被调试完后，还必须将这些打印显示语句全部清除。尽管如此，笔者还是非常喜欢这种方法，虽然比较烦琐，但是很管用，而且是人人学得会的调试方法。

2．工具调试法

除经验调试法外，还可以使用调试器进行调试。借助调试器，可分析被调试程序的数据，同时监视程序的运行流程。调试器通常具有暂停程序运行、检查和修改变量、调用方法而不更改程序代码等功能。

与大多数集成开发环境相似，IDLE也提供了一个调试器，它所具有的程序调试功能也可帮助开发者比较方便、快速地查找逻辑错误。

2.4.2 在Shell模式下的程序调试

在【Python Shell】窗口中选择【Debug】→【Debugger】命令，如图2-25所示，即可启动IDLE的交互式调试器。此时，IDLE会打开【Debug Control】窗口，并在【Python Shell】窗口中输出“[DEBUG ON]”，后跟一个“>>>”提示符，如图2-26所示。可像正常情况那样使用【Python Shell】窗口，只不过在调试状态下输入的任何命令都处于调试模式。借助调试器，可在【Debug Control】窗口的【Locals】下查看局部变量的值及与程序运行有关的其他内容。当然，为了查看全局变量，必须勾选【Globals】复选框。

如果要退出调试器，则可再次选择【Debug】→【Debugger】命令，IDLE会关闭【Debug Control】窗口，并在【Python Shell】窗口中输出“[DEBUG OFF]”。

需要注意的是，在Shell模式下，只能对语句进行编辑和调试。也就是说，只能先写一条语句，然后通过Debugger单步调试该语句。换句话说，Debug开关要被反复切换，类似于图2-27所示的效果。

下面通过一个例子较为详细地讨论调试的过程。

首先，选择【Debug】→【Debugger】命令，打开Debug调试器，如图2-25所示。

在出现“[DEBUG ON]”后，在“>>>”提示符后输入待调试的语句。例如，输入如下for语句：

输入完成后，按回车键，即可进入调试状态，如图2-28所示。

此时，代码尚未被执行，必须通过【Debug Control】窗口中的Step、Over等单步调试命令一步一步地执行，从而得到每一步的执行结果。

这里需要说明的是：

· Step相当于Step in，即进入被调用函数或方法内部。

· Over相当于Step Over，即直接运行被调用函数或方法。

· Out相当于一次性执行该代码。

· Go相当于Out。

图2-29所示是单击【Over】按钮两次后，该代码输出的结果。

通过【Debug Control】窗口中的Step、Over等单步功能，可以单步方式调试程序代码。通过查看每一步的执行结果和变量的变化，来判断、确定程序代码的正确性。单步调试是所有调试器中最为强大、最为常用的功能。

2.4.3 在Edit模式下的程序调试

进入Edit模式后，在编辑区中写入与上面一样的代码并保存，如图2-30所示。

在Edit模式下，通过选择【Run】→【Python Shell】命令，如图2-31所示，打开Shell窗口，进入Shell模式。

选择【Debug】→【Debugger】命令，即可进入Debug状态，如图2-32所示。

然后切换回Edit模式，选择【Run】→【Run Module】命令，执行运行程序的命令，从而使IDLE正式进入Debug状态。接下来，通过【Debug Control】窗口中的各种单步调试功能来实现单步调试，它们的具体用法与在Shell模式下的用法相同。

不过，需要特别指出的是，在Edit模式下，使用Over与Step单步调试功能，一定要注意它们的区别，而这只能靠多实践才能领会。

2.4.4 断点调试

单步调试让人感觉效率低下，有时候甚至觉得无法忍受。相对而言，断点调试的效率要高很多。

所谓断点调试，就是先在程序中怀疑有问题的地方设置一个标志——断点标志，然后让程序全速运行，运行到此处，程序被暂停运行，此时，开发者可以通过程序呈现的结果（例如，某些变量的值）与预期的结果的比对，从而判断刚被运行的程序段是否存在问题，也就是找到程序错在哪里、是什么问题。

断点调试的主要步骤如下。

1．设置断点

在Python的源程序编辑器中，在需要进行断点调试的代码行上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Set Breakpoint】命令，之后该行的底色就变为黄色，用以指示在此行设置了一个断点。如果要设置多个断点，就按此法对其他语句进行设置。

2．打开Debugger

通过菜单【Run】切换到Python的Shell模式，在Shell模式下选择【Debug】→【Debugger】命令，使IDLE进入Debug状态。

3．切换到编辑模式

在Edit模式下，按【F5】键或选择【Run】→【Run Module】命令，运行当前编辑区中正在被编辑的程序。如果出现在运行前先保存文件的提示，则请先保存文件。

4．运行到断点处

在【Debug Control】窗口中单击【Go】按钮，即可全速运行程序，遇到断点则自动暂停。注意，断点所在的那条语句此刻尚未被执行。此时，调试者要做的是比对工作，即比对此刻的结果与预期的结果，以判断刚被执行的代码是否存在问题。之后，可以继续运用【Go】【Over】或【Step】执行该断点语句及其后的语句。如果后面还有断点，那么，当遇到断点时，程序的运行又被暂停。