【Python】程序断点调试

八卦谈佚名 ▪ 2024-03-12 20:30:43

在基础编程课中，学生“可能”用不着断点调试，但断点调试用教师重要的教学工具，费尽口舌说不清楚的循环、递归，用断点调试，清清楚楚，明明白白。

本文描述Visual Studio Code的断点调试方法，帮助读者理解循环执行过程。

本文引用自作者编写的下述图书; 本文允许以个人学习、教学等目的引用、讲授或转载，但需要注明原作者"海洋饼干叔叔"；本文不允许以纸质及电子出版为目的进行抄摘或改编。
1.《Python编程基础及应用》，陈波，刘慧君，高等教育出版社。免费授课视频
2.《Python编程基础及应用实验教程》, 陈波，熊心志，张全和，刘慧君，赵恒军，高等教育出版社
3. 《简明C及C++语言教程》，陈波，待出版书稿。免费授课视频

1. 简介

在程序有BUG/缺陷，需要修复时，断点调试是发现缺陷的重要方法。对于初学者而言，断点调试还有另外一个用途：帮助理解程序背后的逻辑。

本文以下述程序为例，讲述在Visual Studio Code中的断点调试方法。

2. 打断点

在Visual Studio Code中打开相关代码文件，用鼠标在行号3的左方空白处单击（下图红点处），便会出现红色的断点-breakpoint。如果在相同位置再次单击，断点便会消失。在同一个程序中，断点可以打很多个。

3. 开始调试

选择Debug->Start Debugging菜单项，或者直接按下F5快捷键（使用笔记本的读者注意：F5键可能同时复用了其它功能，需要配合Fn键使用);

然后在弹出的菜单里选择Python File / Debug the currently active Python file;

调试过程启动，程序开始运行，然后遇到了第3行的断点，停了下来。请读者注意，当前第3行是黄色高亮的，这说明程序执行完了1-2行，第3行处于等待执行状态。

上图的左方，VARIABLES/变量栏则列出了全部的LOCAL/局部变量。可以看到，作为第1行代码的执行结果，名字为names的变量存在，其值为一个列表。因为第3行代码尚未执行，所以目前sName变量尚不存在。

4. 单步前进 - Step Into

在前图的上方，有一个工具栏，其中，第三个按钮（方向向下的键头）的弹出标签为Step Into(F11)。这个按键的作用为单步前行。按一下这个按键，或者直接按F11，会发现程序向前执行了一行，第4行变为高亮待执行。作为第3行代码的执行结果，sName变量出现在左方VARIABLES栏中。如果把鼠标移至代码中的sName上方，Visual Studio Code还会显示sName变量的当前值为NOTFOUND。如下图：

5. 继续单步前进-研究循环

再次点击Step Into, 第4行被执行，第5行变为高亮待执行。请读者注意，根据for循环, x变量取值names列表的第1个元素，其值为’Peter Anderson’。

显然，第5行的逻辑判断不成立，第6，7行不会被执行。再次按下Step Into后，第8行高亮待执行：

Step Into执行第8行，下方控制台会输出相应的print结果，然后程序执行点回到了第4行，准备开始下一轮循环：

再次Step Into后，第5行高亮待执行。此时，x取值names列表的第2个元素，其值为’Frank Bush’:

同样，Frank Bush也不是Henry，第5行的逻辑判断不成立，6，7不执行，第8行执行 … 按Step Into两次，程序重新回到第4行，准备开始第三轮循环:

再次按下Step Into，第5行高亮待执行。此时，x取值names列表的第3个元素，其值为’Tom Henry’。请注意，VARIABLES栏中x变量的值。

这一次不一样了，x以”Henry”结尾，所以第5行的逻辑判断成立，再次按下Step Into，程序来到了第6行:

Step Into执行完第6行后，sName的值从’NOTFOUND’变成了’Tom Henry’，程序停在了第7行：

按照语义，break语句执行将导致循环直接结束，第8行不会执行，剩下的names列表中的’Jack Lee’, ‘Dorothy Henry’会被忽略，程序直接来到第9行。由于第9行是空行， Visual Studio Code直接来到第10行。请读者注意，根据缩进规则，第10行与第4行的for循环属于同一层级，不属于循环体内部代码。