Python 程序如何高效地調試？

Python在debug方面的支持還是不錯的，在明確代碼意義的情況下，通過log、print和assert分析錯誤原因，配合單元測試可以很高效。然而，實際工作中大量代碼很可能出自他人之手，這種情況下，使用debugger就顯得更加高效了。

一、在控制臺下進行程序調試

PDB

如果你熟悉命令行調試工具（例如gdb、lldb），那么使用Python中的PDB將獲得非常好的體驗，PDB不僅支持項目啟動時進行調用，也支持在Python shell中交互式調試；功能上，支持斷點、步進、異常捕獲和解決、變量查看、變量改寫、棧查看甚至字節碼查看等。

舉個PDB斷點調試的例子：

用文本編輯器新建一個文檔，就命名為debug1.py吧，輸入最簡單的Python代碼片段：

然后運行這個腳本，Windows下面這樣運行 ：

python?debug1.py

然后執行到pdb.set_trace()這句后會自動進入斷點調試模式，屏幕會顯示類似的信息：

PDB顯示目前的斷點位置，然后你就可以使用PDB調試命令了。

Tips:其他常用命令有：

pp，打印

n，下一步，執行下一步

s，步進，一步步的執行

l，列出，顯示斷點周圍的源代碼

c，繼續，繼續程序的運行

r，返回，繼續直到當前函數返回

由PDB引入的VIM、Emacs工具都能很好地實現類似lldb和gdb的效果。同時，結合IPython這一擴展功能shell，其中的魔法命令能夠更好地幫助程序調試。這是一般*nix環境下常見的調試組合，配合配置良好的文本編輯工具都能實現不錯的類IDE體驗。PDB更能進行遠程調試，即對遠端（如服務器上正在運行著的Python代碼）進行調試。幾乎所有的debugger工具都是在PDB的功能基礎上進行用戶界面上的提升。

此外，對于部分框架，尤其是Web框架，進行調試往往需要結合具體的上下文環境（例如Django的開發調試測試需要上下文環境等），PDB交互式調試可以直接掛載在對應的交互環境中（如Django shell）。

Pudb

如果你覺得這樣太原始，那么可以嘗試pudb，它是基于控制臺的debug圖形化debugger工具，稍微比pdb直觀一點，但僅可以在Linux下運行。

這個圖形界面有點原始，不支持鼠標，所以不要用鼠標點。

二、圖形界面下的程序調試

如果你更習慣于IDE的整體調試，也沒有問題。很多支持Python的IDE，調試功能都十分強大，甚至輕量級編輯器也都具備完善的調試功能。接下來簡單介紹幾款圖形化的IDE工具：

Visual Studio Code

VSC作為一個跨平臺的重量級文本編輯器以及輕量級IDE，如今已經得到了越來越多開發者的喜愛，而Anaconda作為Python發行版集成環境，已將VSC作為推薦開發工具。

VSCode量級較輕，但只需要安裝一個Python語言支持工具，搖身一變就能成為全功能Python IDE，智能感知、補全、重構、查找定義代碼段等編輯功能一應俱全，而且調試功能也十分完整，能在調試模式中涵蓋PDB的全部功能，并能在圖形界面下簡單地進行操作。

如果非要說一個VSCode的弱點的話，應該是其調試工具、解釋器的配置沒有具體的配置頁面，需要通過配置文件來進行修改，這一點或許會給新手帶來困惑。

Visual Studio

VS號稱宇宙第一IDE，其Python開發工具自然也能帶來非常好的體驗。在VS2017中，Python開發環境就已經是可選擇的安裝選項了。對于許多曾經使用VS在Windows下進行其他語言開發工作的人而言，熟悉的快捷鍵、清晰的環境及不會特別夸張的資源消耗絕對是VS的加分點。

當然，其debugger功能也是一應俱全的。

Spyder

作為開源社區貢獻的由Python編寫的跨平臺IDE，Spyder以輕量、便捷、高度集成為賣點。Spyder允許在多種不同的預設模式下工作，例如類似Matlab式的科學計算交互界面，以及其他應用工程開發形式的界面環境；在編碼過程中Spyder可實時提示文檔、交互式運行、調試時顯示全部變量表，并可一鍵可視化等，對于數據分析而言具有很好的便利性；同樣，它也支持步進跟蹤等一系列PDB所提供的調試功能。若是說缺點，界面本身不具時尚感，算吧？

Eclipse + PyDev

Eclipse是最輝煌的開源跨平臺多語言IDE之一，有著大量用戶的簇擁，自然它也為Python提供了支持。PyDev是Eclipse上的Python開發工具包，提供完整IDE功能，也包含所述的斷點、步進等調試功能，Eclipse + PyDev可能是最完整的開源Python IDE解決方案。

PyCharm

或許每一個Python開發者對于PyCharm都不陌生，作為目前最好用的Python IDE，PyCharm保持著一個季度一更新的版本迭代頻率，每次更新都能帶來功能上的驚喜，并且無論你是數據分析、應用開發者抑或是服務端開發，PyCharm都能提供最好的體驗。它是最智能的IDE，能夠通過你引用的模塊推斷提醒你是否需要進入科學計算模式；能夠解析代碼中存在的其它語言片段（如字符串中的SQL、HTML、JS等）；可以結合Jupyter Notebook進行開發和展示；能夠通過代碼生成UML圖，包含圖形化的單元測試、覆蓋率分析、性能分析工具和并行分析工具；能夠遠程調試、一鍵部署，能深入結合各種常見框架提供更好的支持；也能方便地進行圖形化debug。

PyCharm的缺點？應該是在設置好解釋器后，PyCharm將會對環境中所有的site-package進行解析和抽取，以供智能感知自動補全使用，在這期間IDE對內存和CPU的占用都非常大，但如若您的電腦用一塊高速SSD作為硬盤，同時又有足夠大的內存，一切便會顯得非常完美。

與Visual Studio類似，PyCharm是商業軟件，雖然它也提供了免費的社區版，但相比之下，社區版的PyCharm受限的功能較多。不過，如果你還是一名學生，便可以利用自己的教育郵箱申請免費的教育版學生授權，體驗與Pro版一致的全部功能。