Python调试函数：assert、logging、pdb的使用方法及注意事项

Python是一种相对易于入门的编程语言，同时也具有强大的功能。然而，即使是经验丰富的开发人员也会遇到错误。当代码运行时，可能会出现错误或bug，这就需要调试来发现问题所在并解决它。Python提供了许多工具来帮助开发人员调试代码。本文将重点介绍三种常用的调试函数——assert、logging、pdb，以及它们的使用方法和注意事项。

1. assert语句

assert语句是一种简单直观的调试方法。它的语法如下：

assert condition, error_message 

condition是一个表达式，它应该是True或False。如果表达式为False，将会触发AssertionError异常，并将error_message输出到控制台。

assert语句通常用于验证程序的假设，例如检查变量是否具有预期的值或是否满足预定义的条件。如果assert语句失败，则可以确定问题出现在哪里。

assert是一种快速、简便且易于理解的调试方法。虽然在调试时它非常有用，但在发布应用程序时不要使用assert语句，因为它们会导致程序崩溃。

下面是一个简单的示例，在代码中使用assert语句进行调试：

def get_positive_numbers(numbers):
    """
    Get all the positive numbers from a list of numbers
    """
    result = []
    for number in numbers:
        assert number >= 0, "Negative number found."
        if number > 0:
            result.append(number)
    return result

2. logging模块

logging模块是Python的标准库之一，提供了许多自定义调试选项。这个模块允许你输出各种信息（警告、错误、调试等），并根据需要将消息记录到不同的日志级别。logging模块使你能够在代码中输出调试消息，并随时可以开启或关闭这些消息，而不会对代码产生影响。

使用logging模块输出调度消息的基本方法是：

import logging

# 创建记录器
logger = logging.getLogger(__name__)

# 配置记录器
logger.setLevel(logging.DEBUG)

# 创建文件处理程序
handler = logging.FileHandler('debug.log')

# 创建格式化程序
formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')

# 将格式化程序添加到处理程序
handler.setFormatter(formatter)

# 将处理程序添加到记录器
logger.addHandler(handler)

# 使用记录器输出调度消息
logger.debug('debug message')
logger.info('info message')
logger.warning('warning message')
logger.error('error message')
logger.critical('critical message')

首先，导入logging模块并创建一个记录器。记录器是处理Python日志记录的核心对象。然后，将记录器的日志记录级别设置为DEBUG。你可以设置5个不同的日志级别：DEBUG、INFO、WARNING、ERROR和CRITICAL。当您设置日志级别时，您可以过滤掉低级别的日志消息，并筛选出最有用的日志消息。下一步是创建一个文件处理程序，它将消息写入指定的日志文件。然后，将格式化程序添加到处理程序中，该格式化程序规定了日志的记录格式。然后，将处理程序添加到记录器中。现在，可以使用记录器的任何函数来输出日志消息，其中包括调试消息、错误和警告。

3. pdb调试器

Python中还有一个内置的调试器叫做pdb。pdb模块允许控制您的程序执行，以便在运行时检查代码行、变量和其他计算机状态。

使用pdb调试器的方法是在代码中插入pdb.set_trace()语句（或简单地运行代码时使用python -m pdb命令启动pdb）。运行您的程序，pdb将中断程序运行并提供Python shell，其中您可以检查变量、单步执行代码和重新启动程序。当您逐行运行代码时，在每个步骤中pdb将显示代码和当前变量值。

下面是一个简单示例，展示如何使用pdb调试器在代码中单步执行：

import pdb

def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
        # 插入pdb断点
        pdb.set_trace()
        return n * factorial(n-1)

print(factorial(5))

运行程序时，当pdb.set_trace()被调用时，程序将中断并返回到Python shell中。你可以在其中检查变量，单步执行代码行，并从当前行开始执行。要继续执行代码，请输入c。如果您想返回到上一个堆栈帧，请输入u，然后回车。最后，如果您想退出执行并停止调试器，请输入q。

在调试程序时，使用pdb具有一些优点和缺点。pdb是Python内置的，因此您不需要为其安装任何额外的软件。然而，使用调试器进行调试需要一些经验和额外的时间。

总结

Assert语句、logging模块和pdb调试器是三种常用的Python调试函数。Assert语句是一种快速、简单和直观的方式，可帮助您确定程序的假设是否正确。logging模块使您能够在代码中输出调试消息，并随时可以开启或关闭这些消息，而不会对代码产生影响。pdb调试器允许您在运行时控制程序执行，以检查代码行、变量和其他计算机状态。虽然这些工具对于调试Python代码非常有用，但在发布应用程序时，不要将调试函数代码添加到代码库中，以避免程序崩溃或泄露敏感信息。