长文预警:这是一篇只有少数人能看完、且只有少数人会照着演练并获益的长文。
书接上回,前文介绍了 Python 初学者最好的IDE - Thonny 的下载、安装和配置,今天再单独介绍下 Thonny 的 调试功能。
调试是 Thonny 最让人惊艳的部分,拥有连 PyCharm、VS Code 等高级 IDE 都没有的 强大功能!看完本文后,如果你还能找出一款调试功能可跟 Thonny 匹敌的 Python IDE,请在评论区给出,并受我一拜!
调试(Debug) 是程序员跟 Bug 做斗争的术语,它可以看成由这几个步骤组成:发现 Bug → 定位 Bug → 修复 Bug → 验证修复。
很多编程新手(包括当年的我)都喜欢用 print() 语句到处输出各种变量,然后再到一堆输出中去翻找错误的源头。乱七八糟的 Log 看到头稀昏不说,找到 bug 后还得清理一堆临时添加的 print() 语句。
而在掌握调试技术后,只要是复现容易、代价低的 Bug,我都是通过调试手段来根除,从此告别一堆难看又麻烦的 print() 语句!
为了更方便地调试程序,首先在菜单 视图 中勾选 Shell、 全局变量 和 对象检查器 这三项,开启你的“上帝视角”
。

然后看下它的界面布局:

正常情况下,代码运行如飞,快到几毫秒就能跑完大量步骤。而调试的核心作用是:
把程序的执行速度降到人类“可控”的程度,让人能看清每一步都发生了什么。
先来一个简单的例子,感受一下调试。
D:\Code\test.py。a = 10b = 20c = a + bprint(f"{a} + {b} = {c}")10 + 20 = 30,如下图所示,这是正常的运行。
运行 → 调试当前脚本)进入调试模式。你会发现:程序 没有一口气跑完,而是上来就停在了第一行!接着,重复点击调试按钮右边的 步过按钮(或按快捷键 F6 ),代码会一行一行地依次执行,直至结束,如下图所示。

经常开车的朋友都知道(不是网上开车啊
),当飞奔的车在途中遇到一个个 “检查站” 时,车就得停下来接受检查,等检查完毕后才能继续上路。
程序在调试过程中遇到的断点,就像是开车时遇到的 “检查站” ;一旦执行到断点处,程序就会 暂停 下来,接受我们的全面检查;当我们检查完毕,恢复执行,程序才会继续跑下去。
通过设置断点,可以人为地让程序在指定的位置暂停运行,这样我们就能从容、仔细地观察:在那个时间点,都发生了什么,各个数据的值是多少……。
设置方法:在代码编辑区,用鼠标单击行号右侧的空白区域,就会出现一个红色圆点 ●,表示断点已设置(俗称:打断点),再次单击同一位置,则可取消该行的断点。
注意:Thonny中,不能为注释和空语句所在的行设置断点!

这一节就是本文的重头戏,掌握下面的调试方法,不用怀疑,你的编程技艺将会进入到 Next Level。
点击图标栏的调试按钮,进入调试模式,首先看到:4个最常用的调试功能按钮被激活:

从左到右依次为:步过、步进、步出、恢复执行,下面逐一介绍。
每点一下步过按钮(或按快捷键F6),就执行完当前所在的代码行,并把光标移动到下一条即将执行的代码行上。如果当前的代码行中调用了函数,则整个函数一口气执行完,而不会进入到函数内部并停下来,如下图所示。

注意:在调试前,我先点了一下最右边的Stop按钮(或按快捷键Ctrl+F2)重启后端进程,这样可防止因解释器、IDE 的 bug 而影响调试。
图标栏上的第2个调试按钮就是步进(或按快捷键F7)。Thonny 的步进调试有两种模式,默认是它独有且强大的nicer模式,从下图设置可见:

注:birdseye是第三方调试器,大家感兴趣以后再介绍。
下面程序中,断点设在有函数调用 add(a,b) 的第4行。点击调试按钮后,程序立马在第一个断点所在的第4行停了下来(黄色高亮的代码块表示:马上要执行但还没执行的代码)。继续点击“步进”按钮,如果当前行调用了函数(下图的add(x,y)),则进入函数内部,逐行、逐表达式地执行,如下图所示:

跟其它 Python IDE 的普通步进调试模式(即Thonny中的 “faster” 模式)不同,“nicer”模式的强大之处在于:
它是一种 “细粒度调试器”,对于代码中的复杂表达式,它也能一步一步地拆解,并按优先级从高到低、一步一步地执行!能在调试中看到这些细节,对于不熟悉执行优先级的新手来说尤为重要。比如,下面代码中的第1行,到底是先算乘法3*2,还是先算幂运算2**2呢?
x = 3*2**2print(x)让我们把代码放到 Thonny 中,用它独有的“nicer”模式步进调试一下,就真相大白了。
注:浅黄色的高亮框表示即将要执行的代码,浅蓝色的高亮框表示正在执行的代码,浅绿色的高亮框表示已经执行的代码结果。

调试后可知:因为幂运算的优先级比乘法更高,所以先算右边的 2**2 得 4,然后再算 3*4,结果为 12,第1行代码相当于:x = 3*(2**2)。
再问一个问题:如果把上述代码中的第1行改成 x = 2**3**2,结果应该是 (2**3)**2 等于 64,还是 2**(3**2) 等于 512 呢?不清楚的话,不妨用新学的调试方式试一下,再想下原因是什么。不清楚的,看评论区的解答,欢迎讨论哦。
步出俗称 “跳出”,在 Thonny 中暂无快捷键。它的作用是:在调试的过程中,直接执行完(不停下来)当前函数剩余的所有代码,并自动跳回到调用它的地方。
让我们看一段 main() -> 外层函数() -> 内层函数() 嵌套调用代码的调试演示:
def 内层函数(): print("我在内层函数里") # 在这里打一个断点return100def 外层函数(): print("我在外层函数里") result = 内层函数() # 调用内层 print("内层函数返回值:", result)return result# 主程序入口外层函数()print("程序结束")
从调试动图可以看出:每次点击步出按钮后,都是直接执行完当前函数剩余的所有代码,并自动跳回到调用它的地方,如在内层函数() 中点击跳出后,则执行完剩下的第3行代码后立刻跳出 内层函数(),回到 外层函数() 调用它的那一行(第7行)。
在调试时,恢复执行按钮(快捷键F8)的作用是:从当前断点处恢复执行,直到遇到下一个逻辑上的断点后再停下来。
一个简单的案例如下面的代码所示:
print("程序开始运行")print("到达断点 1") # 第 1 个断点print("假设这是一些复杂操作的代码块A")print("到达断点 2") # 第 2 个断点print("假设这是一些复杂操作的代码块B")print("到达断点 3") # 第 3 个断点print("程序正常结束")
再看一个例子:
print("程序开始")for i in range(5): print(f"循环次数: {i}") # 这里打个断点# 程序结束前的断点print("程序结束") # 这里打个断点上面代码中,只在第 4 行和第 7 行设置两个断点,但是因为第4行的循环需要迭代运行5轮,所以第4行在逻辑上可以看成是5个断点。所以重复点击“恢复执行”后,在第4行会停下来5次。

除了图标栏上的4个常用调试功能按钮,在 “运行” 菜单中,还有更多的调试功能选项,如下图所示:
先介绍 “运行到光标处”,简单说就是:不用打断点,在调试的过程中,直接让程序运行到你在编辑器中鼠标点到的那一行停下。快捷键是Ctrl+F8。
看下面的例子:调试时,代码先在第2行代码的断点处停下来,然后将光标点到第5行,再选“运行到光标处”,代码马上执行完第2、3、4行,并停在第5行处(还没执行),从下面的动图可以很容易地看出它的效果。“运行到光标处”对于在调试过程中,要跳过一些无关紧要的中间代码非常有用。

“步回” 这个功能,和 nicer 模式下的 “步进” 功能一样,也是我用过的所有其它 Python IDE 都不具备的独有功能。
“步回”这个中文名是我给它翻译/生造的
,名称不够自然易记;为了跟已有的 “步过”、“步进” 保持风格一致才选的,也可翻译成 “步退”,大家觉得哪个更好?
它的作用是:回退一步。跟步进相反,相当于步进的逆操作。这逆天的操作相当于让时光倒流,它能把程序的状态恢复到上一步的样子,包括:所有变量的值、调用栈的层级、以及代码执行到的确切位置。
如果时光能倒流,你最想回去做什么呢?我还没想好,或许是我想做的太多太多……
来看个例子,假设在调试时,你不小心多按了一下“步进”,错过了检查关键的中间状态。在其他调试器里,你只能无奈地重新调试程序;而在 Thonny 中你却不用这么麻烦,只要点一下“运行”菜单中的“步回”(或按快捷键Ctrl+B),就能立刻回到上一步,检查完后,可以继续往下调试,如下图所示。

步回的原理:本质上就是一种撤销(Undo)机制。
在用 Thonny 调试的过程中,每走一步,它都会把当前程序的完整状态抓拍成一张 “快照”(包含:调用栈信息、变量值、异常状态等),存进一个状态历史列表里,并且用一个指针,指向当前正在查看的是哪一个状态。然后当我们选了步回时,Thonny 就只要把状态历史列表中的上一个状态快照取出来,并发送到前端显示即可。
这个功能看似简单,但在学习编程的过程中却极其有用。当你在理解一段复杂逻辑时,能够自由地通过“前进”和“后退”反复观察时,你的理解速度和理解深度都会得到极大的增强。
就像看一个精妙的魔术表演,能暂停和倒放的人,总是最先看穿魔术师手法的人。
作为一个过来人,我觉得学编程最难的地方,可能就在于:如何很好的理解计算机中的各种抽象概念,建立 “现实世界和代码世界之间的映射关系,以及代码在计算机里到底是怎么运行的?” 那种直观的感觉。
而 Thonny 最大的优点就在于:它能把很多抽象、快速的代码执行过程,变得可见、可感、可慢、可回放。它就像一个耐心的老师,陪着你一行一行地走,一步一步地看,直到你真正理解为止。
去尝试一下吧,说不定,它会带给你在 Python 学习路上的第一个 “Aha Moment”!
虽说这是一篇写给初学者的教程,但前前后后还是花了我两、三个礼拜的大量业余时间。在这个短视频大行其道的年代,预计这篇文章的完读率不会超过 30% 甚至 20%。
如果宝能看到这儿,恭喜你!你的长程阅读能力、独立思考能力、耐心、定力都超级厉害,领先了这个时代的大多数人,给你点赞!


有任何关于 Thonny 的问题,也欢迎大家在评论区一起讨论。