Python调试神器之PySnooper

前言

在程序开发过程中,代码的运行往往会和我们预期的结果有所差别。于是,我们需要清楚代码运行过程中到底发生了什么?代码哪些模块运行了,哪些模块没有运行?输出的局部变量是什么样的?很多时候,我们会想到选择使用成熟、常用的IDE使用断点和watches调试程序,或者更为基础的print函数、log打印出局部变量来查看是否符合我们预期的执行效果。但是这些方法都有一个共同的弱点 –效率低且繁琐,本文就介绍一个堪称神器的Python调试工具PySnooper,能够大大减少调试过程中的工作量。

装饰器

装饰器(Decorators)是Python里一个很重要的概念,它能够使得Python代码更加简洁,用一句话概括:装饰器是修改其他函数功能的函数。PySnooper的调用主要依靠装饰器的方式,所以,了解装饰器的基本概念和使用方法更有助于理解PySnooper的使用。在这里,我先简单介绍一下装饰器的使用,如果精力有限,了解装饰器的调用方式即可。

对于Python,一切都是对象,一个函数可以作为一个对象在不同模块之间进行传递,举个例子,

def one(func):
    print("now you are in function one.")
    func()
​

def two():
    print("now you are in function two")
​

one(two)
​
# 输出
>>> now you are in function one.
>>> now you are in function two.

其实这就是装饰器的核心所在,它们封装一个函数,可以用这样或那样的方式来修改它。换一种方式表达上述调用,可以用 ** @+函数名** 来装饰一个函数。

def one(func):
    print("now you are in function one.")
    def warp():
        func()
    return warp
​
​
@one
def two():
    print("now you are in function two.")
​

two()
​
# 输出
>>> now you are in function one.
>>> now you are in function two.

此外,在调用装饰器时还可以给函数传入参数:

def one(func):
    print("now you are in function one.")
    def warp(*args):
        func(*args)
    return warp
​
​
@one
def two(x, y):
    print("now you are in function two.")
    print("x value is %d, y value is %d" % (x, y))
​

two(5, 6)
​
# 输出
>>> now you are in function one.
>>> now you are in function two.
>>> x value is 5, y value is 6

另外,装饰器本身也可以接收参数,

def three(text):
    def one(func):
        print("now you are in function one.")
        def warp(*args):
            func(*args)
        return warp
    print("input params is {}".format(text))
    return one
​
​
@three(text=5)
def two(x, y):
    print("now you are in function two.")
    print("x value is %d, y value is %d" % (x, y))
​

two(5, 6)
​
# 输出
>>> input params is 5
>>> now you are in function one.
>>> now you are in function two.
>>> x value is 5, y value is 6

上面讲述的就是Python装饰器的一些常用方法。

Pysnooper

调试程序对于大多数开发者来说是一项必不可少的工作,当我们想要知道代码是否按照预期的效果在执行时,我们会想到去输出一下局部变量与预期的进行比对。目前大多数采用的方法主要有以下几种:

  • Print函数
  • Log日志
  • IDE调试器

但是这些方法有着无法忽视的弱点:

  • 繁琐
  • 过度依赖工具

“PySnooper is a poor man's debugger.”

有了PySnooper,上述问题都迎刃而解,因为PySnooper实在太简洁了,目前在github已经10k+star。

前面花了一段篇幅讲解装饰器其实就是为了PySnooper做铺垫,PySnooper的调用就是通过装饰器的方式进行使用,非常简洁。

PySnooper的调用方式就是通过 ** @pysnooper.snoop** 的方式进行使用,该装饰器可以传入一些参数来实现一些目的,具体如下:

参数描述 None输出日志到控制台filePath输出到日志文件,例如'log/file.log'prefix给调试的行加前缀,便于识别watch查看一些非局部变量表达式的值watch_explode展开值用以查看列表/字典的所有属性或项depth显示函数调用的函数的snoop行

** 安装**

使用pip安装,

pip install pysnooper

或者使用conda安装,

conda install -c conda-forge pysnooper

** 使用**

先写一个简单的例子,

import numpy as np
import pysnooper
​
​
@pysnooper.snoop()
def one(number):
    mat = []
    while number:
        mat.append(np.random.normal(0, 1))
        number -= 1
    return mat
​
​
one(3)
​
# 输出
​
Starting var:.. number = 3
22:17:10.634566 call         6 def one(number):
22:17:10.634566 line         7     mat = []
New var:....... mat = []
22:17:10.634566 line         8     while number:
22:17:10.634566 line         9         mat.append(np.random.normal(0, 1))
Modified var:.. mat = [-0.4142847169210746]
22:17:10.634566 line        10         number -= 1
Modified var:.. number = 2
22:17:10.634566 line         8     while number:
22:17:10.634566 line         9         mat.append(np.random.normal(0, 1))
Modified var:.. mat = [-0.4142847169210746, -0.479901983375219]
22:17:10.634566 line        10         number -= 1
Modified var:.. number = 1
22:17:10.634566 line         8     while number:
22:17:10.634566 line         9         mat.append(np.random.normal(0, 1))
Modified var:.. mat = [-0.4142847169210746, -0.479901983375219, 1.0491540468063252]
22:17:10.634566 line        10         number -= 1
Modified var:.. number = 0
22:17:10.634566 line         8     while number:
22:17:10.634566 line        11     return mat
22:17:10.634566 return      11     return mat
Return value:.. [-0.4142847169210746, -0.479901983375219, 1.0491540468063252]

这是最简单的使用方法,从上述输出结果可以看出,PySnooper输出信息主要包括以下几个部分:

  • 局部变量值
  • 代码片段
  • 局部变量所在行号
  • 返回结果

也就是说,把我们日常DEBUG所需要的主要信息都输出出来了。

上述结果输出到控制台,还可以把日志输出到文件,

@pysnooper.snoop("debug.log")

![](data:image/svg+xml;utf8,<svgxmlns='http://www.w3.org/2000/svg’ width='1920’ height='956'>)

在函数调用过程中,PySnooper还能够显示函数的层次关系,使得一目了然,

@pysnooper.snoop()
def two(x, y):
    z = x + y
    return z
​
​
@pysnooper.snoop()
def one(number):
    k = 0
    while number:
        k = two(k, number)
        number -= 1
    return number
​
​
one(3)
​
# 输出
Starting var:.. number = 3
22:26:08.185204 call        12 def one(number):
22:26:08.186202 line        13     k = 0
New var:....... k = 0
22:26:08.186202 line        14     while number:
22:26:08.186202 line        15         k = two(k, number)
    Starting var:.. x = 0
    Starting var:.. y = 3
    22:26:08.186202 call         6 def two(x, y):
    22:26:08.186202 line         7     z = x + y
    New var:....... z = 3
    22:26:08.186202 line         8     return z
    22:26:08.186202 return       8     return z
    Return value:.. 3
Modified var:.. k = 3
22:26:08.186202 line        16         number -= 1
Modified var:.. number = 2
22:26:08.186202 line        14     while number:
22:26:08.186202 line        15         k = two(k, number)
    Starting var:.. x = 3
    Starting var:.. y = 2
    22:26:08.186202 call         6 def two(x, y):
    22:26:08.186202 line         7     z = x + y
    New var:....... z = 5
    22:26:08.186202 line         8     return z
    22:26:08.186202 return       8     return z
    Return value:.. 5
Modified var:.. k = 5
22:26:08.186202 line        16         number -= 1
Modified var:.. number = 1
22:26:08.186202 line        14     while number:
22:26:08.186202 line        15         k = two(k, number)
    Starting var:.. x = 5
    Starting var:.. y = 1
    22:26:08.186202 call         6 def two(x, y):
    22:26:08.186202 line         7     z = x + y
    New var:....... z = 6
    22:26:08.186202 line         8     return z
    22:26:08.186202 return       8     return z
    Return value:.. 6
Modified var:.. k = 6
22:26:08.186202 line        16         number -= 1
Modified var:.. number = 0
22:26:08.186202 line        14     while number:
22:26:08.186202 line        17     return number
22:26:08.186202 return      17     return number
Return value:.. 0

从上述输出结果可以看出,函数one与函数two的输出缩进层次一目了然。

除了缩进之外,PySnooper还提供了参数 ** prefix** 给debug信息添加前缀的方式便于识别,

@pysnooper.snoop(prefix="funcTwo ")
def two(x, y):
    z = x + y
    return z
​
​
@pysnooper.snoop(prefix="funcOne ")
def one(number):
    k = 0
    while number:
        k = two(k, number)
        number -= 1
    return number
​
​
one(3)
​
# 输出
funcOne Starting var:.. number = 3
funcOne 22:28:14.259212 call        12 def one(number):
funcOne 22:28:14.260211 line        13     k = 0
funcOne New var:....... k = 0
funcOne 22:28:14.260211 line        14     while number:
funcOne 22:28:14.260211 line        15         k = two(k, number)
funcTwo     Starting var:.. x = 0
funcTwo     Starting var:.. y = 3
funcTwo     22:28:14.260211 call         6 def two(x, y):
funcTwo     22:28:14.260211 line         7     z = x + y
funcTwo     New var:....... z = 3
funcTwo     22:28:14.260211 line         8     return z
funcTwo     22:28:14.260211 return       8     return z
funcTwo     Return value:.. 3
funcOne Modified var:.. k = 3
funcOne 22:28:14.260211 line        16         number -= 1
funcOne Modified var:.. number = 2
funcOne 22:28:14.260211 line        14     while number:
funcOne 22:28:14.260211 line        15         k = two(k, number)
funcTwo     Starting var:.. x = 3
funcTwo     Starting var:.. y = 2
funcTwo     22:28:14.260211 call         6 def two(x, y):
funcTwo     22:28:14.260211 line         7     z = x + y
funcTwo     New var:....... z = 5
funcTwo     22:28:14.260211 line         8     return z
funcTwo     22:28:14.260211 return       8     return z
funcTwo     Return value:.. 5
funcOne Modified var:.. k = 5
funcOne 22:28:14.260211 line        16         number -= 1
funcOne Modified var:.. number = 1
funcOne 22:28:14.260211 line        14     while number:
funcOne 22:28:14.260211 line        15         k = two(k, number)
funcTwo     Starting var:.. x = 5
funcTwo     Starting var:.. y = 1
funcTwo     22:28:14.260211 call         6 def two(x, y):
funcTwo     22:28:14.260211 line         7     z = x + y
funcTwo     New var:....... z = 6
funcTwo     22:28:14.260211 line         8     return z
funcTwo     22:28:14.260211 return       8     return z
funcTwo     Return value:.. 6
funcOne Modified var:.. k = 6
funcOne 22:28:14.260211 line        16         number -= 1
funcOne Modified var:.. number = 0
funcOne 22:28:14.260211 line        14     while number:
funcOne 22:28:14.260211 line        17     return number
funcOne 22:28:14.260211 return      17     return number
funcOne Return value:.. 0

参数 ** watch** 可以用于查看一些非局部变量,例如,

class Test():
    t = 10
​
​
test = Test()
​
​
@pysnooper.snoop(watch=("test.t", "x"))
​
# 输出
Starting var:.. number = 3
Starting var:.. test.t = 10
Starting var:.. x = 10

参数 ** watch_explode** 可以展开字典或者列表显示它的所有属性值,对比一下它和 ** _watch_** 的区别,

#### watch_explode ####
d = {
    "one": 1,
    "two": 1
}
​
​
@pysnooper.snoop(watch_explode="d")
​
# 输出
Starting var:.. number = 3
Starting var:.. d = {'one': 1, 'two': 1}
Starting var:.. d['one'] = 1
Starting var:.. d['two'] = 1
​
#### watch ####
d = {
    "one": 1,
    "two": 1
}
​
​
@pysnooper.snoop(watch="d")
​
# 输出
Starting var:.. d = {'one': 1, 'two': 1}

可以看出 ** watch_explode** 能够展开字典的属性值。

另外还有参数 ** depth** 显示函数中调用函数的snoop行,默认值为1,参数值需要大于或等于1。