用Pycharm單步調試編程的技巧

1、引言

在編程過程中，調試作為一個不可或缺的步驟，幫助我們更高效地檢查和發現代碼中的錯誤。藉助Pycharm，我們不僅可以使用傳統的print()來輸出調試信息，還能更加輕鬆地使用「單步調試」來逐步分析程序執行過程，進一步檢查錯誤。因此，本篇文章將會介紹如何在Pycharm中使用單步調試技巧，以提高程序調試的效率。

2、正文

1、設置斷點

在我們運用Pycharm調試程序之前，首先要做的就是在需要調試的代碼行處設置斷點，即在需要暫停程序執行的位置下斷點。我們可以通過兩種操作方式來設置斷點：

（1）在需要設置斷點的代碼行左側單擊鼠標左鍵，設置一個紅色圓圈表示斷點；

（2）在需要設置斷點的代碼行處，使用快捷鍵Ctrl+F8（Windows系統）或Command+F8（Mac系統）來設置一個斷點。

下面的示例代碼中，我們使用快捷鍵Ctrl+F8在第4行設置了一個斷點：

def main():
    lst = [1, 2, 3, 4, 5]
    for i in lst: # 在此行設置斷點
        print(i)
    print('End')

if __name__ == '__main__':
    main()

2、使用單步調試

一旦我們在需要調試的代碼行處設置了斷點，我們就可以啟動Pycharm的單步調試模式來檢查程序運行過程中的錯誤。在Pycharm中，單步調試包括以下三種模式：

（1）Step over：執行當前行，並跳過函數內的代碼；

（2）Step into：執行當前行，並進入函數內部的第一行代碼；

（3）Step out：程序退出當前函數，併到達調用當前函數的下一行代碼，通常用於跳出遞歸函數的執行。

可以通過以下方式啟動Pycharm的單步調試模式：

（1）在需要調試的代碼行上單擊右鍵，選擇「Debug ‘文件名.py’」選項；

（2）在Pycharm主界面的菜單欄中點擊「Run」-「Debug」-「Debug ‘文件名.py’」選項，或使用快捷鍵Ctrl+Shift+D（Windows系統）或Command+Shift+D（Mac系統）啟動調試模式。

在單步調試模式的命令面板中，我們可以看到以下四個按鈕：

（1）Resume Program：調試模式下恢復程序正常運行；

（2）Step Over：單步跳過當前行（函數不跳）；

（3）Step Into：單步進入當前行所調用的函數；

（4）Step Out：跳出當前函數，執行調用該函數的下一條代碼。

下面的示例代碼中，我們使用「Step Over」、「Step Into」和「Step Out」三種模式來演示單步調試的過程：

def foo():
    print("Step into foo")
    return 1

def main():
    a = 1 + 2
    b = a + foo() # 在此行設置斷點
    print(b)

if __name__ == '__main__':
    main()

當我們在第7行處設置斷點並執行單步調試時，程序會在第7行暫停，然後我們可以使用「Step Over」單步跳過當前行；使用「Step Into」單步進入函數foo()中的第一行代碼；使用「Step Out」跳出函數foo()，執行調用foo()的下一條代碼。

3、使用變量監視器

Pycharm還提供了一個非常有用的工具，名為「變量監視器」，可以在調試時實時查看程序中各個變量的值。通過打開「Watch」窗口，我們可以添加需要監視的變量名，每次程序執行到一個斷點時，「Watch」窗口會顯示該變量的值，從而幫助我們更好地理解程序的行為。

在Pycharm中，我們可以通過點擊下方的三個窗口之一的「Variables」打開「Watch」窗口，然後單擊右下角的「+」號來添加我們需要監視的變量名。在添加完變量名後，我們可以一步一步執行程序，觀察變量的值的變化情況。下面是一個示例代碼，在代碼的某行設置了斷點，同時在「Watch」窗口添加了變量a和lst：

def main():
    lst = [1, 2, 3, 4, 5]
    a = 0
    for i in lst: # 在此行設置斷點
        a += i
    print(a)

if __name__ == '__main__':
    main()

4、使用斷言

在程序開發中，我們經常需要使用斷言來檢查程序執行的正確性。Pycharm中的「 斷言 」功能可以讓我們更快捷地進行代碼驗證。使用「斷言」功能時，我們可以在代碼中使用assert語句來判斷是否滿足特定條件，並在滿足特定條件時繼續程序運行，不滿足特定條件時則提示錯誤信息並停止程序的執行。

我們可以在Pycharm中的設置中開啟「斷言」功能，並設置斷言失敗時的行為：停止程序運行（默認行為）或運行Python控制台。使用斷言需要注意的是，在完成調試後，需要在項目中將相關代碼的assert語句刪除；

下面的示例代碼中，我們在程序的第15行處添加了一個斷言，判斷lst中元素是否均為偶數：

def main():
    lst = [2, 4, 6, 8, 9] # 在此處添加斷言
    for i in lst:
        print(i)

    assert all([i%2 == 0 for i in lst])

if __name__ == '__main__':
    main()

3、小結

本篇文章重點介紹了如何在Pycharm中使用單步調試工具，讓開發者以更高效的方式進行程序的調試和檢測。通過本篇文章，我們了解了「設置斷點」、「單步調試」、「變量監視器」和「斷言」等工具的使用方法，希望對讀者有所幫助。