Как исправить ошибки в коде на python

Перевод публикуется с сокращениями, автор оригинальной статьи David
Amos.

Выявление ошибок называется
дебаггингом, а дебаггер – помогающий понять причину их появления инструмент. Умение находить
и исправлять ошибки в коде – важный навык в работе программиста, не
пренебрегайте им.

IDLE (Integrated Development and Learning Environment) – кроссплатформенная интегрированная среда разработки и обучения для Python, созданная Гвидо ван Россумом.

Используйте окно управления отладкой

Основным интерфейсом отладки в IDLE является специальное окно управления (Debug Control window). Открыть его
можно, выбрав в меню интерактивного окна пункт Debug→Debugger.

Примечание: если отладка отсутствует в строке меню, убедитесь, что интерактивное окно находится
в фокусе.

Всякий раз, когда окно отладки
открыто, интерактивное окно отображает [DEBUG ON].

Обзор окна управления отладкой

Чтобы увидеть работу отладчика, напишем простую
программу без ошибок. Введите в редактор следующий код:

        for i in range(1, 4):
    j = i * 2
    print(f"i is {i} and j is {j}")
    

Сохраните все, откройте окно отладки и нажмите клавишу F5 –
выполнение не завершилось.

Окно отладки будет выглядеть следующим образом:

Обратите внимание, что панель в верхней части окна содержит сообщение:

        > '__main__'.<module>(), line 1: for i in range(1, 4):
    

Расшифруем: код for i in range(1, 4): еще не запущен, а '__main__'.module() сообщает, что в данный момент мы находимся в
основном разделе программы, а не в определении функции.

Ниже панели стека находится панель Locals, в которой
перечислены непонятные вещи: __annotations__, __builtins__, __doc__ и т. д. – это
внутренние системные переменные, которые пока можно игнорировать. По мере
выполнения программы переменные, объявленные в коде и отображаемые в этом окне,
помогут в отслеживании их значений.

В левом верхнем углу окна расположены пять кнопок:
Go, Step, Over, Out и Quit – они управляют перемещением отладчика по коду.

В следующих разделах вы узнаете, что делает каждая из
этих кнопок.

Кнопка Step

Нажмите Step и окно отладки будет выглядеть
следующим образом:

Обратите внимание на два отличия. Во-первых, сообщение на
панели стека изменилось:

        > '__main__'.<module>(), line 2: j = i * 2:
    

На этом этапе выполняется line 1 и отладчик останавливается перед
выполнением line 2.

Во-вторых – новая переменная i со значением 1 на панели Locals. Цикл for в line 1
создал переменную и присвоил ей это значение.

Продолжайте нажимать кнопку Step, чтобы пройтись по коду
строка за строкой, и наблюдайте, что происходит в окне отладчика. Когда
доберетесь до строки print(f"i is {i} and j is {j}"), сможете увидеть
вывод, отображаемый в интерактивном окне по одному фрагменту за раз.

Здесь важно, что можно отслеживать растущие значения i и j по
мере прохождения цикла for. Это полезная фича поиска источника ошибок в коде.
Знание значения каждой переменной в каждой строке кода может помочь точно
определить проблемную зону.

Точки останова и кнопка Go

Часто вам известно, что ошибка должна всплыть в определенном куске
кода, но неизвестно, где именно. Чтобы не нажимать кнопку Step весь
день, установите точку останова, которая скажет отладчику запускать весь код,
пока он ее не достигнет.

Точки останова сообщают отладчику, когда следует
приостановить выполнение кода, чтобы вы могли взглянуть на текущее состояние
программы.

Чтобы установить точку останова, щелкните правой кнопкой мыши
(Ctrl для Mac) по строке кода, на которой хотите сделать паузу, и выберите
пункт Set Breakpoint – IDLE выделит линию желтым. Чтобы удалить ее, выберите Clear
Breakpoint.

Установите точку останова в строке с оператором print(). Окно
редактора должно выглядеть так:

Сохраните и запустите. Как и раньше, панель стека указывает, что отладчик запущен и ожидает выполнения line 1. Нажмите
кнопку Go и посмотрите, что произойдет:

Теперь на панели стека информация о выполнении line 3:

        > '__main__'.<module>(), line 3: print(f"i is {i} and j is {j}")
    

На панели Locals мы видим, что переменные i и j имеют значения 1
и 2 соответственно. Нажмем кнопку Go и попросим отладчик запускать код до точки
останова или до конца программы. Снова нажмите Go – окно отладки теперь выглядит так:

На панели стека отображается то же сообщение, что и раньше –
отладчик ожидает выполнения line 3. Однако значения переменных i и j теперь
равны 2 и 4. Интерактивное окно также отображает выходные данные после первого
запуска строки с помощью функции print() через цикл.

Нажмите кнопку в третий раз. Теперь i и j равны 3 и 6. Если
нажать Go еще раз, программа завершит работу.

Over и Out

Кнопка Over работает, как сочетание Step и Go – она
перешагивает через функцию или цикл. Другими словами, если вы собираетесь попасть
в функцию с помощью отладчика, можно и не запускать код этой функции – кнопка
Over приведет непосредственно к результату ее выполнения.

Аналогично если вы уже находитесь внутри функции или цикла –
кнопка Out выполняет оставшийся код внутри тела функции или цикла, а затем
останавливается.

В следующем разделе мы изучим некоторые ошибки и узнаем, как
их исправить с помощью IDLE.

Борьба с багами

Взглянем на «глючную» программу.

Следующий код определяет функцию add_underscores(), принимающую
в качестве аргумента строковый объект и возвращающую новую строку – копию слова с каждым символом, окруженным подчеркиванием. Например,
add_underscores("python") вернет «_p_y_t_h_o_n_».

Вот неработающий код:

        def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for i in range(len(word)):
        new_word = word[i] + "_"
    return new_word

phrase = "hello"
print(add_underscores(phrase))
    

Введите этот код в редактор, сохраните и нажмите F5.
Ожидаемый результат – _h_e_l_l_o_, но вместо этого выведется o_.

Если вы нашли, в чем проблема, не исправляйте ее. Наша цель – научиться
использовать для этого IDLE.

Рассмотрим 4 этапа поиска бага:

• предположите, где может быть ошибка;
• установите точку останова и проверьте код по строке за раз;
• определите строку и внесите изменения;
• повторяйте шаги 1-3, пока код не заработает.

Шаг 1: Предположение

Сначала вы не сможете точно определить местонахождение ошибки,
но обычно проще логически представить, в какой раздел кода смотреть.

Обратите внимание, что программа разделена на два раздела:
определение функции add_underscores() и основной блок, определяющий переменную
со значением «hello» и выводящий результат.

Посмотрим на основной раздел:

        phrase = "hello"
print(add_underscores(phrase))
    

Очевидно, что здесь все хорошо и проблема должна быть в
определении функции:

        def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for i in range(len(word)):
        new_word = word[i] + "_"
    return new_word
    

Первая строка создает переменную new_word со значением «_». Промах,
проблема находится где-то в теле цикла for.

Шаг 2: точка останова

Определив, где может быть ошибка, установите точку
останова в начале цикла for, чтобы проследить за происходящим внутри кода:

Запустим. Выполнение останавливается на строке с определением
функции.

Нажмите кнопку Go, чтобы выполнить код до точки останова:

Код останавливается перед циклом for в функции
add_underscores(). Обратите внимание, что на панели Locals отображаются две
локальные переменные – word со значением «hello», и new_word со значением «_»,

Нажмите кнопку Step, чтобы войти в цикл for. Окно отладки
изменится, и новая переменная i со значением 0 отобразится на панели Locals:

Переменная i – это счетчик для цикла for, который можно
использовать, чтобы отслеживать активную на данный момент итерацию.

Нажмите кнопку Step еще раз и посмотрите на панель Locals –
переменная new_word приняла значение «h_»:

Это неправильно т. к. сначала в new_word было значение «_», на
второй итерации цикла for в ней должно быть «_h_». Если нажать Step еще
несколько раз, то увидим, что в new_word попадает значение e_, затем l_ и так
далее.

Шаг 3: Определение ошибки и исправление

Как мы уже выяснили – на каждой итерации цикла new_word
перезаписывается следующим символом в строке «hello» и подчеркиванием.
Поскольку внутри цикла есть только одна строка кода, проблема должна быть именно
там:

        new_word = word[i] + "_"
    

Код указывает Python получить следующий символ word,
прикрепить подчеркивание и назначить новую строку переменной new_word. Это
именно то неверное поведение, которое мы наблюдали.

Чтобы все починить, нужно объединить word[i] + "_"
с существующим значением new_word. Нажмите кнопку Quit в окне отладки, но не
закрывайте его. Откройте окно редактора и измените строку внутри цикла for на
следующую:

        new_word = new_word + word[i] + "_"
    

Примечание: Если бы вы закрыли
отладчик, не нажав кнопку Quit, при повторном открытии окна отладки могла
появиться ошибка:

You can only toggle the debugger when
idle

Всегда нажимайте кнопку Go или Quit, когда заканчиваете отладку,
иначе могут возникнуть проблемы с ее повторным запуском.

Шаг 4: повторение шагов 1-3, пока ошибка не исчезнет

Сохраните изменения в программе и запустите ее снова. В окне
отладки нажмите кнопку Go, чтобы выполнить код до точки останова. Понажимайте
Step несколько раз и смотрите, что происходит с переменной new_word на каждой
итерации – все работает, как положено. Иногда необходимо повторять этот процесс
несколько раз, прежде чем исправится ошибка.

Альтернативные способы поиска ошибок

Использование отладчика может быть сложным и трудоемким, но
это самый надежный способ найти ошибки в коде. Однако отладчики не всегда есть в наличии. В подобных ситуациях можно использовать print debugging для поиска
ошибок в коде. PD задействует функцию print() для отображения в консоли текста, указывающего место выполнения программы и состояние
переменных.

Например, вместо отладки предыдущего примера можно добавить
следующую строку в конец цикла for:

        print(f"i = {i}; new_word = {new_word}")
    

Измененный код будет выглядеть следующим образом:

        def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for i in range(len(word)):
        new_word = word[i] + "_"
        print(f"i = {i}; new_word = {new_word}")
    return new_word

phrase = "hello"
print(add_underscores(phrase))
    

Вывод должен выглядеть так:

        i = 0; new_word = h_
i = 1; new_word = e_
i = 2; new_word = l_
i = 3; new_word = l_
i = 4; new_word = o_
o_
    

PD работает, но имеет
несколько недостатков по сравнению с отладкой дебаггером. Вы должны запускать
всю программу каждый раз, когда хотите проверить значения переменных, а также помнить про удаление вызовов функций print().

Один из способов улучшить наш цикл – перебирать символы в
word:

        def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for letter in word:
        new_word = new_word + letter + "_"
    return new_word
    

Заключение

Теперь вы знаете все об отладке с помощью DLE.
Вы можете использовать этот принцип с
различными дебагерами.

В статье мы разобрали следующие темы:

• использование окна управления отладкой;
• установку точки останова для глубокого понимания работы кода;
• применение кнопок Step, Go, Over и Out;
• четырехэтапный процессом выявления и удаления ошибок.

Не останавливайтесь в обучении и практикуйте дебаггинг – это
весело!

Дополнительные материалы:

• ТОП-10 книг по Python: эффективно, емко, доходчиво
• Парсинг сайтов на Python: подробный видеокурс и программный код
• Python + Visual Studio Code = успешная разработка
• 29 Python-проектов, оказавших огромное влияние на разработку
• 15 вопросов по Python: как джуниору пройти собеседование

Уровень сложности
Средний

Время на прочтение
8 мин

Количество просмотров 6.8K

Люди, которые пишут код, часто воспринимают работу с исключениями как необходимое зло. Но освоение системы обработки исключений в Python способно повысить профессиональный уровень программиста, сделать его эффективнее. В этом материале я разберу следующие темы, изучение которых поможет всем желающим раскрыть потенциал Python через разумный подход к обработке исключений:

• Что такое обработка исключений?

• Разница между оператором if и обработкой исключений.

• Использование разделов else и finally блока try-except для организации правильного обращения с ошибками.

• Определение пользовательских исключений.

• Рекомендации по обработке исключений.

Что такое обработка исключений?

Обработка исключений — это процесс написания кода для перехвата и обработки ошибок или исключений, которые могут возникать при выполнении программы. Это позволяет разработчикам создавать надёжные программы, которые продолжают работать даже при возникновении неожиданных событий или ошибок. Без системы обработки исключений подобное обычно приводит к фатальным сбоям.

Когда возникают исключения — Python выполняет поиск подходящего обработчика исключений. После этого, если обработчик будет найден, выполняется его код, в котором предпринимаются уместные действия. Это может быть логирование данных, вывод сообщения, попытка восстановить работу программы после возникновения ошибки. В целом можно сказать, что обработка исключения помогает повысить надёжность Python-приложений, улучшает возможности по их поддержке, облегчает их отладку.

Различия между оператором if и обработкой исключений

Главные различия между оператором if и обработкой исключений в Python произрастают из их целей и сценариев использования.

Оператор if — это базовый строительный элемент структурного программирования. Этот оператор проверяет условие и выполняет различные блоки кода, основываясь на том, истинно проверяемое условие или ложно. Вот пример:

temperature = int(input("Please enter temperature in Fahrenheit: "))
if temperature > 100:
    print("Hot weather alert! Temperature exceeded 100°F.")
elif temperature >= 70:
    print("Warm day ahead, enjoy sunny skies.")
else:
    print("Bundle up for chilly temperatures.")

Обработка исключений, с другой стороны, играет важную роль в написании надёжных и отказоустойчивых программ. Эта роль раскрывается через работу с неожиданными событиями и ошибками, которые могут возникать во время выполнения программы.

Исключения используются для подачи сигналов о проблемах и для выявления участков кода, которые нуждаются в улучшении, отладке, или в оснащении их дополнительными механизмами для проверки ошибок. Исключения позволяют Python достойно справляться с ситуациями, в которых возникают ошибки. В таких ситуациях исключения дают возможность продолжать выполнение скрипта вместо того, чтобы резко его останавливать.

Рассмотрим следующий код, демонстрирующий пример того, как можно реализовать обработку исключений и улучшить ситуацию с потенциальными отказами, связанными с делением на ноль:

# Определение функции, которая пытается поделить число на ноль
def divide(x, y):
    result = x / y
    return result
# Вызов функции divide с передачей ей x=5 и y=0
result = divide(5, 0)
print(f"Result of dividing {x} by {y}: {result}")

Вывод:

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 8, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero attempted

После того, как было сгенерировано исключение, программа, не дойдя до инструкции print, сразу же прекращает выполняться.

Вышеописанное исключение можно обработать, обернув вызов функции divide в блок try-except:

# Определение функции, которая пытается поделить число на ноль
def divide(x, y):
    result = x / y
    return result
# Вызов функции divide с передачей ей x=5 и y=0
try:
    result = divide(5, 0)
    print(f"Result of dividing {x} by {y}: {result}")
except ZeroDivisionError:
    print("Cannot divide by zero.")

Вывод:

Cannot divide by zero.

Сделав это, мы аккуратно обработали исключение ZeroDivisionError, предотвратили аварийное завершение остального кода из-за необработанного исключения.

Подробности о других встроенных Python-исключениях можно найти здесь.

Использование разделов else и finally блока try-except для организации правильного обращения с ошибками

При работе с исключениями в Python рекомендуется включать в состав блоков try-except и раздел else, и раздел finally. Раздел else позволяет программисту настроить действия, производимые в том случае, если при выполнении кода, который защищают от проблем, не было вызвано исключений. А раздел finally позволяет обеспечить обязательное выполнение неких заключительных операций, вроде освобождения ресурсов, независимо от факта возникновения исключений (вот и вот — полезные материалы об этом).

Например — рассмотрим ситуацию, когда нужно прочитать данные из файла и выполнить какие-то действия с этими данными. Если при чтении файла возникнет исключение — программист может решить, что надо залогировать ошибку и остановить выполнение дальнейших операций. Но в любом случае файл нужно правильно закрыть.

Использование разделов else и finally позволяет поступить именно так — обработать данные обычным образом в том случае, если исключений не возникло, либо обработать любые исключения, но, как бы ни развивались события, в итоге закрыть файл. Без этих разделов код страдал бы уязвимостями в виде утечки ресурсов или неполной обработки ошибок. В результате оказывается, что else и finally играют важнейшую роль в создании устойчивых к ошибкам и надёжных программ.

try:
    # Открытие файла в режиме чтения
    file = open("file.txt", "r")
    print("Successful opened the file")
except FileNotFoundError:
    # Обработка ошибки, возникающей в том случае, если файл не найден
    print("File Not Found Error: No such file or directory")
    exit()
except PermissionError:
    # Обработка ошибок, связанных с разрешением на доступ к файлу
    print("Permission Denied Error: Access is denied")
else:
    # Всё хорошо - сделать что-то с данными, прочитанными из файла
    content = file.read().decode('utf-8')
    processed_data = process_content(content)
    
# Прибираемся после себя даже в том случае, если выше возникло исключение
finally:
    file.close()

В этом примере мы сначала пытаемся открыть файл file.txt для чтения (в подобной ситуации можно использовать выражение with, которое гарантирует правильное автоматическое закрытие объекта файла после завершения работы). Если в процессе выполнения операций файлового ввода/вывода возникают ошибки FileNotFoundError или PermissionError — выполняются соответствующие разделы except. Здесь, ради простоты, мы лишь выводим на экран сообщения об ошибках и выходим из программы в том случае, если файл не найден.

В противном случае, если в блоке try исключений не возникло, мы продолжаем работу, обрабатывая содержимое файла в ветви else. И наконец — выполняется «уборка» — файл закрывается независимо от возникновения исключения. Это обеспечивает блок finally (подробности смотрите здесь).

Применяя структурированный подход к обработке исключений, напоминающий вышеописанный, можно поддерживать свой код в хорошо организованном состоянии и обеспечивать его читабельность. При этом код будет рассчитан на борьбу с потенциальными ошибками, которые могут возникнуть при взаимодействии с внешними системами или входными данными.

Определение пользовательских исключений

В Python можно определять пользовательские исключения путём создания подклассов встроенного класса Exception или любых других классов, являющихся прямыми наследниками Exception.

Для того чтобы определить собственное исключение — нужно создать новый класс, являющийся наследником одного из подходящих классов, и оснастить этот класс атрибутами, соответствующими нуждам программиста. Затем новый класс можно использовать в собственном коде, работая с ним так же, как работают со встроенными классами исключений.

Вот пример определения пользовательского исключения, названного InvalidEmailAddress:

class InvalidEmailAddress(ValueError):
    def __init__(self, message):
        super().__init__(message)
        self.msgfmt = message

Это исключение является наследником ValueError. Его конструктор принимает необязательный аргумент message (по умолчанию он устанавливается в значение invalid email address).

Вызвать это исключение можно в том случае, если в программе встретился адрес электронной почты, имеющий некорректный формат:

def send_email(address):
    if isinstance(address, str) == False:
        raise InvalidEmailAddress("Invalid email address")
# Отправка электронного письма

Теперь, если функции send_email() будет передана строка, содержащая неправильно оформленный адрес, то, вместо сообщения стандартной ошибки TypeError, будет выдано настроенное заранее сообщение об ошибке, которое чётко указывает на возникшую проблему. Например, это может выглядеть так:

>>> send_email(None)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/path/to/project/main.py", line 8, in send_email
    raise InvalidEmailAddress("Invalid email address")
InvalidEmailAddress: Invalid email address

Рекомендации по обработке исключений

Вот несколько рекомендаций, относящихся к обработке ошибок в Python:

1. Проектируйте код в расчёте на возможное возникновение ошибок. Заранее планируйте устройство кода с учётом возможных сбоев и проектируйте программы так, чтобы они могли бы достойно обрабатывать эти сбои. Это означает — предугадывать возможные пограничные случаи и реализовывать подходящие обработчики ошибок.

2. Используйте содержательные сообщения об ошибках. Сделайте так, чтобы программа выводила бы, на экран, или в файл журнала, подробные сообщения об ошибках, которые помогут пользователям понять — что и почему пошло не так. Старайтесь не применять обобщённые сообщения об ошибках, наподобие Error occurred или Something bad happened. Вместо этого подумайте об удобстве пользователя и покажите сообщение, в котором будет дан совет по решению проблемы или будет приведена ссылка на документацию. Постарайтесь соблюсти баланс между выводом подробных сообщений и перегрузкой пользовательского интерфейса избыточными данными.

3. Минимизируйте побочные эффекты. Постарайтесь свести к минимуму последствия сбойных операций, изолируя проблемные разделы кода посредством конструкции try-finally или try с использованием with. Сделайте так, чтобы после выполнения кода, было ли оно удачным или нет, обязательно выполнялись бы «очистительные» операции.

4. Тщательно тестируйте код. Обеспечьте корректное поведение обработчиков ошибок в различных сценариях использования программы, подвергнув код всеобъемлющему тестированию.

5. Регулярно выполняйте рефакторинг кода. Выполняйте рефакторинг фрагментов кода, подверженных ошибкам, чтобы улучшить их надёжность и производительность. Постарайтесь, чтобы ваша кодовая база была бы устроена по модульному принципу, чтобы её отдельные части слабо зависели бы друг от друга. Это позволяет независимым частям код самостоятельно эволюционировать, не оказывая негативного воздействия на другие его части.

6. Логируйте важные события. Следите за интересными событиями своего приложения, записывая сведения о них в файл журнала или выводя в консоль. Это поможет вам выявлять проблемы на ранних стадиях их возникновения, не тратя время на длительный анализ большого количества неструктурированных логов.

Итоги

Написание кода обработки ошибок — это неотъемлемая часть индустрии разработки ПО, и, в частности — разработки на Python. Это позволяет разработчикам создавать более надёжные и стабильные программы. Следуя индустриальным стандартам и рекомендациям по обработке исключений, разработчик может сократить время, необходимое на отладку кода, способен обеспечить написание качественных программ и сделать так, чтобы пользователям было бы приятно работать с этими программами.

О, а приходите к нам работать? 🤗 💰

Python выводит трассировку (далее traceback), когда в вашем коде появляется ошибка. Вывод traceback может быть немного пугающим, если вы видите его впервые, или не понимаете, чего от вас хотят. Однако traceback Python содержит много информации, которая может помочь вам определить и исправить причину, из-за которой в вашем коде возникла ошибка.

Содержание статьи

• Traceback — Что это такое и почему оно появляется?
• Как правильно читать трассировку?
• Обзор трассировка Python
• Подробный обзор трассировки в Python
• Обзор основных Traceback исключений в Python
• AttributeError
• ImportError
• IndexError
• KeyError
• NameError
• SyntaxError
• TypeError
• ValueError
• Логирование ошибок из Traceback
• Вывод

Понимание того, какую информацию предоставляет traceback Python является основополагающим критерием того, как стать лучшим Python программистом.

К концу данной статьи вы сможете:

• Понимать, что несет за собой traceback
• Различать основные виды traceback
• Успешно вести журнал traceback, при этом исправить ошибку

Python Traceback — Как правильно читать трассировку?

Traceback (трассировка) — это отчет, который содержит вызовы выполненных функций в вашем коде в определенный момент.

Traceback называют по разному, иногда они упоминаются как трассировка стэка, обратная трассировка, и так далее. В Python используется определение “трассировка”.

Когда ваша программа выдает ошибку, Python выводит текущую трассировку, чтобы подсказать вам, что именно пошло не так. Ниже вы увидите пример, демонстрирующий данную ситуацию:

Здесь say_hello() вызывается с параметром man. Однако, в say_hello() это имя переменной не используется. Это связано с тем, что оно написано по другому: wrong_variable в вызове print().

Обратите внимание: в данной статье подразумевается, что вы уже имеете представление об ошибках Python. Если это вам не знакомо, или вы хотите освежить память, можете ознакомиться с нашей статьей: Обработка ошибок в Python

Когда вы запускаете эту программу, вы получите следующую трассировку:

Эта выдача из traceback содержит массу информации, которая вам понадобится для определения проблемы. Последняя строка трассировки говорит нам, какой тип ошибки возник, а также дополнительная релевантная информация об ошибке. Предыдущие строки из traceback указывают на код, из-за которого возникла ошибка.

В traceback выше, ошибкой является NameError, она означает, что есть отсылка к какому-то имени (переменной, функции, класса), которое не было определено. В данном случае, ссылаются на имя wrong_variable.

Последняя строка содержит достаточно информации для того, чтобы вы могли решить эту проблему. Поиск переменной wrong_variable, и заменит её атрибутом из функции на man. Однако, скорее всего в реальном случае вы будете иметь дело с более сложным кодом.

Python Traceback — Как правильно понять в чем ошибка?

Трассировка Python содержит массу полезной информации, когда вам нужно определить причину ошибки, возникшей в вашем коде. В данном разделе, мы рассмотрим различные виды traceback, чтобы понять ключевые отличия информации, содержащейся в traceback.

Существует несколько секций для каждой трассировки Python, которые являются крайне важными. Диаграмма ниже описывает несколько частей:

В Python лучше всего читать трассировку снизу вверх.

1. Синее поле: последняя строка из traceback — это строка уведомления об ошибке. Синий фрагмент содержит название возникшей ошибки.
2. Зеленое поле: после названия ошибки идет описание ошибки. Это описание обычно содержит полезную информацию для понимания причины возникновения ошибки.
3. Желтое поле: чуть выше в трассировке содержатся различные вызовы функций. Снизу вверх — от самых последних, до самых первых. Эти вызовы представлены двухстрочными вводами для каждого вызова. Первая строка каждого вызова содержит такую информацию, как название файла, номер строки и название модуля. Все они указывают на то, где может быть найден код.
4. Красное подчеркивание: вторая строка этих вызовов содержит непосредственный код, который был выполнен с ошибкой.

Есть ряд отличий между выдачей трассировок, когда вы запускает код в командной строке, и между запуском кода в REPL. Ниже вы можете видеть тот же код из предыдущего раздела, запущенного в REPL и итоговой выдачей трассировки:

Обратите внимание на то, что на месте названия файла вы увидите <stdin>. Это логично, так как вы выполнили код через стандартный ввод. Кроме этого, выполненные строки кода не отображаются в traceback.

Важно помнить: если вы привыкли видеть трассировки стэка в других языках программирования, то вы обратите внимание на явное различие с тем, как выглядит traceback в Python. Большая часть других языков программирования выводят ошибку в начале, и затем ведут сверху вниз, от недавних к последним вызовам.

Это уже обсуждалось, но все же: трассировки Python читаются снизу вверх. Это очень помогает, так как трассировка выводится в вашем терминале (или любым другим способом, которым вы читаете трассировку) и заканчивается в конце выдачи, что помогает последовательно структурировать прочтение из traceback и понять в чем ошибка.

Traceback в Python на примерах кода

Изучение отдельно взятой трассировки поможет вам лучше понять и увидеть, какая информация в ней вам дана и как её применить.

Код ниже используется в примерах для иллюстрации информации, данной в трассировке Python:

Мы запустили ниже предоставленный код в качестве примера и покажем какую информацию мы получили от трассировки.

Сохраняем данный код в файле greetings.py

Функция who_to_greet() принимает значение person и либо возвращает данное значение если оно не пустое, либо запрашивает  значение от пользовательского ввода через input().

Далее, greet() берет имя для приветствия из someone, необязательное значение из greeting и вызывает print(). Также с переданным значением из someone вызывается who_to_greet().

Наконец, greet_many() выполнит итерацию по списку людей и вызовет greet(). Если при вызове greet() возникает ошибка, то выводится резервное приветствие print('hi, ' + person).

Этот код написан правильно, так что никаких ошибок быть не может при наличии правильного ввода.

Если вы добавите вызов функции greet() в конце нашего кода (которого сохранили в файл greetings.py) и дадите аргумент который он не ожидает (например, greet('Chad', greting='Хай')), то вы получите следующую трассировку:

Еще раз, в случае с трассировкой Python, лучше анализировать снизу вверх. Начиная с последней строки трассировки, вы увидите, что ошибкой является TypeError. Сообщения, которые следуют за типом ошибки, дают вам полезную информацию. Трассировка сообщает, что greet() вызван с аргументом, который не ожидался. Неизвестное название аргумента предоставляется в том числе, в нашем случае это greting.

Поднимаясь выше, вы можете видеть строку, которая привела к исключению. В данном случае, это вызов greet(), который мы добавили в конце greetings.py.

Следующая строка дает нам путь к файлу, в котором лежит код, номер строки этого файла, где вы можете найти код, и то, какой в нем модуль. В нашем случае, так как наш код не содержит никаких модулей Python, мы увидим только надпись , означающую, что этот файл является выполняемым.

С другим файлом и другим вводом, вы можете увидеть, что трассировка явно указывает вам на правильное направление, чтобы найти проблему. Следуя этой информации, мы удаляем злополучный вызов greet() в конце greetings.py, и добавляем следующий файл под названием example.py в папку:

Здесь вы настраиваете еще один файл Python, который импортирует ваш предыдущий модуль greetings.py, и используете его greet(). Вот что произойдете, если вы запустите example.py:

В данном случае снова возникает ошибка TypeError, но на этот раз уведомление об ошибки не очень помогает. Оно говорит о том, что где-то в коде ожидается работа со строкой, но было дано целое число.

Идя выше, вы увидите строку кода, которая выполняется. Затем файл и номер строки кода. На этот раз мы получаем имя функции, которая была выполнена — greet().

Поднимаясь к следующей выполняемой строке кода, мы видим наш проблемный вызов greet(), передающий целое число.

Иногда, после появления ошибки, другой кусок кода берет эту ошибку и также её выдает. В таких случаях, Python выдает все трассировки ошибки в том порядке, в котором они были получены, и все по тому же принципу, заканчивая на самой последней трассировке.

Так как это может сбивать с толку, рассмотрим пример. Добавим вызов greet_many() в конце greetings.py:

Это должно привести к выводу приветствия всем трем людям. Однако, если вы запустите этот код, вы увидите несколько трассировок в выдаче:

Обратите внимание на выделенную строку, начинающуюся с “During handling in the output above”. Между всеми трассировками, вы ее увидите.

Это достаточно ясное уведомление: Пока ваш код пытался обработать предыдущую ошибку, возникла новая.

Обратите внимание: функция отображения предыдущих трассировок была добавлена в Python 3. В Python 2 вы можете получать только трассировку последней ошибки.

Вы могли видеть предыдущую ошибку, когда вызывали greet() с целым числом. Так как мы добавили 1 в список людей для приветствия, мы можем ожидать тот же результат. Однако, функция greet_many() оборачивает вызов greet() и пытается в блоке try и except. На случай, если greet() приведет к ошибке, greet_many() захочет вывести приветствие по-умолчанию.

Соответствующая часть greetings.py повторяется здесь:

Когда greet() приводит к TypeError из-за неправильного ввода числа, greet_many() обрабатывает эту ошибку и пытается вывести простое приветствие. Здесь код приводит к другой, аналогичной ошибке. Он все еще пытается добавить строку и целое число.

Просмотр всей трассировки может помочь вам увидеть, что стало причиной ошибки. Иногда, когда вы получаете последнюю ошибку с последующей трассировкой, вы можете не увидеть, что пошло не так. В этих случаях, изучение предыдущих ошибок даст лучшее представление о корне проблемы.

Обзор основных Traceback исключений в Python 3

Понимание того, как читаются трассировки Python, когда ваша программа выдает ошибку, может быть очень полезным навыком, однако умение различать отдельные трассировки может заметно ускорить вашу работу.

Рассмотрим основные ошибки, с которыми вы можете сталкиваться, причины их появления и что они значат, а также информацию, которую вы можете найти в их трассировках.

Ошибка AttributeError object has no attribute [Решено]

AttributeError возникает тогда, когда вы пытаетесь получить доступ к атрибуту объекта, который не содержит определенного атрибута. Документация Python определяет, когда эта ошибка возникнет:

Возникает при вызове несуществующего атрибута или присвоение значения несуществующему атрибуту.

Пример ошибки AttributeError:

Строка уведомления об ошибке для AttributeError говорит вам, что определенный тип объекта, в данном случае int, не имеет доступа к атрибуту, в нашем случае an_attribute. Увидев AttributeError в строке уведомления об ошибке, вы можете быстро определить, к какому атрибуту вы пытались получить доступ, и куда перейти, чтобы это исправить.

Большую часть времени, получение этой ошибки определяет, что вы возможно работаете с объектом, тип которого не является ожидаемым:

В примере выше, вы можете ожидать, что a_list будет типом списка, который содержит метод .append(). Когда вы получаете ошибку AttributeError, и видите, что она возникла при попытке вызова .append(), это говорит о том, что вы, возможно, не работаете с типом объекта, который ожидаете.

Часто это происходит тогда, когда вы ожидаете, что объект вернется из вызова функции или метода и будет принадлежать к определенному типу, но вы получаете тип объекта None. В данном случае, строка уведомления об ошибке будет выглядеть так:

AttributeError: ‘NoneType’ object has no attribute ‘append’

Python Ошибка ImportError: No module named [Решено]

ImportError возникает, когда что-то идет не так с оператором import. Вы получите эту ошибку, или ее подкласс ModuleNotFoundError, если модуль, который вы хотите импортировать, не может быть найден, или если вы пытаетесь импортировать что-то, чего не существует во взятом модуле. Документация Python определяет, когда возникает эта ошибка:

Ошибка появляется, когда в операторе импорта возникают проблемы при попытке загрузить модуль. Также вызывается, при конструкции импорта from list в from ... import имеет имя, которое невозможно найти.

Вот пример появления ImportError и ModuleNotFoundError:

В примере выше, вы можете видеть, что попытка импорта модуля asdf, который не существует, приводит к ModuleNotFoundError. При попытке импорта того, что не существует (в нашем случае — asdf) из модуля, который существует (в нашем случае — collections), приводит к ImportError. Строки сообщения об ошибке трассировок указывают на то, какая вещь не может быть импортирована, в обоих случаях это asdf.

Ошибка IndexError: list index out of range [Решено]

IndexError возникает тогда, когда вы пытаетесь вернуть индекс из последовательности, такой как список или кортеж, и при этом индекс не может быть найден в последовательности. Документация Python определяет, где эта ошибка появляется:

Возникает, когда индекс последовательности находится вне диапазона.

Вот пример, который приводит к IndexError:

Строка сообщения об ошибке для IndexError не дает вам полную информацию. Вы можете видеть, что у вас есть отсылка к последовательности, которая не доступна и то, какой тип последовательности рассматривается, в данном случае это список.

Иными словами, в списке a_list нет значения с ключом 3. Есть только значение с ключами 0 и 1, это a и b соответственно.

Эта информация, в сочетании с остальной трассировкой, обычно является исчерпывающей для помощи программисту в быстром решении проблемы.

Возникает ошибка KeyError в Python 3 [Решено]

Как и в случае с IndexError, KeyError возникает, когда вы пытаетесь получить доступ к ключу, который отсутствует в отображении, как правило, это dict. Вы можете рассматривать его как IndexError, но для словарей. Из документации:

Возникает, когда ключ словаря не найден в наборе существующих ключей.

Вот пример появления ошибки KeyError:

Строка уведомления об ошибки KeyError говорит о ключе, который не может быть найден. Этого не то чтобы достаточно, но, если взять остальную часть трассировки, то у вас будет достаточно информации для решения проблемы.

Ошибка NameError: name is not defined в Python [Решено]

NameError возникает, когда вы ссылаетесь на название переменной, модуля, класса, функции, и прочего, которое не определено в вашем коде.

Документация Python дает понять, когда возникает эта ошибка NameError:

Возникает, когда локальное или глобальное название не было найдено.

В коде ниже, greet() берет параметр person. Но в самой функции, этот параметр был назван с ошибкой, persn:

Строка уведомления об ошибке трассировки NameError указывает вам на название, которое мы ищем. В примере выше, это названная с ошибкой переменная или параметр функции, которые были ей переданы.

NameError также возникнет, если берется параметр, который мы назвали неправильно:

Здесь все выглядит так, будто вы сделали все правильно. Последняя строка, которая была выполнена, и на которую ссылается трассировка выглядит хорошо.

Если вы окажетесь в такой ситуации, то стоит пройтись по коду и найти, где переменная person была использована и определена. Так вы быстро увидите, что название параметра введено с ошибкой.

Ошибка SyntaxError: invalid syntax в Python [Решено]

Возникает, когда синтаксический анализатор обнаруживает синтаксическую ошибку.

Ниже, проблема заключается в отсутствии двоеточия, которое должно находиться в конце строки определения функции. В REPL Python, эта ошибка синтаксиса возникает сразу после нажатия Enter:

Строка уведомления об ошибке SyntaxError говорит вам только, что есть проблема с синтаксисом вашего кода. Просмотр строк выше укажет вам на строку с проблемой. Каретка ^ обычно указывает на проблемное место. В нашем случае, это отсутствие двоеточия в операторе def нашей функции.

Стоит отметить, что в случае с трассировками SyntaxError, привычная первая строка Tracebak (самый последний вызов) отсутствует. Это происходит из-за того, что SyntaxError возникает, когда Python пытается парсить ваш код, но строки фактически не выполняются.

Ошибка TypeError в Python 3 [Решено]

TypeError возникает, когда ваш код пытается сделать что-либо с объектом, который не может этого выполнить, например, попытка добавить строку в целое число, или вызвать len() для объекта, в котором не определена длина.

Ошибка возникает, когда операция или функция применяется к объекту неподходящего типа.

Рассмотрим несколько примеров того, когда возникает TypeError:

Указанные выше примеры возникновения TypeError приводят к строке уведомления об ошибке с разными сообщениями. Каждое из них весьма точно информирует вас о том, что пошло не так.

В первых двух примерах мы пытаемся внести строки и целые числа вместе. Однако, они немного отличаются:

• В первом примере мы пытаемся добавить str к int.
• Во втором примере мы пытаемся добавить int к str.

Уведомления об ошибке указывают на эти различия.

Последний пример пытается вызвать len() для int. Сообщение об ошибке говорит нам, что мы не можем сделать это с int.

Возникла ошибка ValueError в Python 3 [Решено]

ValueError возникает тогда, когда значение объекта не является корректным. Мы можем рассматривать это как IndexError, которая возникает из-за того, что значение индекса находится вне рамок последовательности, только ValueError является более обобщенным случаем.

Возникает, когда операция или функция получает аргумент, который имеет правильный тип, но неправильное значение, и ситуация не описывается более детальной ошибкой, такой как IndexError.

Вот два примера возникновения ошибки ValueError:

Строка уведомления об ошибке ValueError в данных примерах говорит нам в точности, в чем заключается проблема со значениями:

1. В первом примере, мы пытаемся распаковать слишком много значений. Строка уведомления об ошибке даже говорит нам, где именно ожидается распаковка трех значений, но получаются только два.
2. Во втором примере, проблема в том, что мы получаем слишком много значений, при этом получаем недостаточно значений для распаковки.

Логирование ошибок из Traceback в Python 3

Получение ошибки, и ее итоговой трассировки указывает на то, что вам нужно предпринять для решения проблемы. Обычно, отладка кода — это первый шаг, но иногда проблема заключается в неожиданном, или некорректном вводе. Хотя важно предусматривать такие ситуации, иногда есть смысл скрывать или игнорировать ошибку путем логирования traceback.

Рассмотрим жизненный пример кода, в котором нужно заглушить трассировки Python. В этом примере используется библиотека requests.

Файл urlcaller.py:

Этот код работает исправно. Когда вы запускаете этот скрипт, задавая ему URL в качестве аргумента командной строки, он откроет данный URL, и затем выведет HTTP статус кода и содержимое страницы (content) из response. Это работает даже в случае, если ответом является статус ошибки HTTP:

Однако, иногда данный URL не существует (ошибка 404 — страница не найдена), или сервер не работает. В таких случаях, этот скрипт приводит к ошибке ConnectionError и выводит трассировку:

Трассировка Python в данном случае может быть очень длинной, и включать в себя множество других ошибок, которые в итоге приводят к ошибке ConnectionError. Если вы перейдете к трассировке последних ошибок, вы заметите, что все проблемы в коде начались на пятой строке файла urlcaller.py.

Если вы обернёте неправильную строку в блоке try и except, вы сможете найти нужную ошибку, которая позволит вашему скрипту работать с большим числом вводов:

Файл urlcaller.py:

Код выше использует предложение else с блоком except.

Теперь, когда вы запускаете скрипт на URL, который приводит к ошибке ConnectionError, вы получите -1 в статусе кода и содержимое ошибки подключения:

Это работает отлично. Однако, в более реалистичных системах, вам не захочется просто игнорировать ошибку и итоговую трассировку, вам скорее понадобиться внести в журнал. Ведение журнала трассировок позволит вам лучше понять, что идет не так в ваших программах.

Обратите внимание: Для более лучшего представления о системе логирования в Python вы можете ознакомиться с данным руководством тут: Логирование в Python

Вы можете вести журнал трассировки в скрипте, импортировав пакет logging, получить logger, вызвать .exception() для этого логгера в куске except блока try и except. Конечный скрипт будет выглядеть примерно так:

Теперь, когда вы запускаете скрипт с проблемным URL, он будет выводить исключенные -1 и ConnectionError, но также будет вести журнал трассировки:

По умолчанию, Python будет выводить ошибки в стандартный stderr. Выглядит так, будто мы совсем не подавили вывод трассировки. Однако, если вы выполните еще один вызов при перенаправлении stderr, вы увидите, что система ведения журналов работает, и мы можем изучать логи программы без необходимости личного присутствия во время появления ошибок:

Подведем итоги данного обучающего материала

Трассировка Python содержит замечательную информацию, которая может помочь вам понять, что идет не так с вашим кодом Python. Эти трассировки могут выглядеть немного запутанно, но как только вы поймете что к чему, и увидите, что они в себе несут, они могут быть предельно полезными. Изучив несколько трассировок, строку за строкой, вы получите лучшее представление о предоставляемой информации.

Понимание содержимого трассировки Python, когда вы запускаете ваш код может быть ключом к улучшению вашего кода. Это способ, которым Python пытается вам помочь.

Теперь, когда вы знаете как читать трассировку Python, вы можете выиграть от изучения ряда инструментов и техник для диагностики проблемы, о которой вам сообщает трассировка. Модуль traceback может быть полезным, если вам нужно узнать больше из выдачи трассировки.

• Текст является переводом статьи: Understanding the Python Traceback
• Изображение из шапки статьи принадлежит сайту © Real Python

SyntaxError — это ошибка, которая легко может ввести в ступор начинающего программиста. Стоит забыть одну запятую или не там поставить кавычку и Python наотрез откажется запускать программу. Что ещё хуже, по выводу в консоль сложно сообразить в чём дело. Выглядят сообщения страшно и непонятно. Что с этим делать — не ясно. Вот неполный список того, что можно встретить:

• SyntaxError: invalid syntax
• SyntaxError: EOL while scanning string literal
• SyntaxError: unexpected EOF while parsing

Эта статья о том, как справиться с синтаксической ошибкой SyntaxError. Дочитайте её до конца и получите безотказный простой алгоритм действий, что поможет вам в трудную минуту — ваш спасательный круг.

Работать будем с программой, которая выводит на экран список учеников. Её код выглядит немного громоздко и, возможно, непривычно. Если не всё написанное вам понятно, то не отчаивайтесь, чтению статьи это не помешает.

students = [
    ['Егор', 'Кузьмин'],
    ['Денис', 'Давыдов'],
]

for first_name, last_name in students:
    label = 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'.format(
        first_name = first_name
        last_name = last_name
    )

    print(label)

Ожидается примерно такой результат в консоли:

$ python script.py
Имя ученика: Егор Кузьмин
Имя ученика: Денис Давыдов

Но запуск программы приводит к совсем другому результату. Скрипт сломан:

$ python script.py
  File "script.py", line 9
    last_name = last_name
            ^
SyntaxError: invalid syntax

Ошибки в программе бывают разные и каждой нужен свой особый подход. Первым делом внимательно посмотрите на вывод программы в консоль. На последней строчке написано SyntaxError: invalid syntax. Если эти слова вам не знакомы, то обратитесь за переводом к Яндекс.Переводчику:

SyntaxError: недопустимый синтаксис
SyntaxError: неверный синтаксис

Первое слово SyntaxError Яндекс не понял. Помогите ему и разделите слова пробелом:

Syntax Error: invalid syntax
Синтаксическая ошибка: неверный синтаксис

Теория. Синтаксические ошибки

Программирование — это не магия, а Python — не волшебный шар. Он не умеет предсказывать будущее, у него нет доступа к секретным знаниями, это просто автомат, это программа. Узнайте как она работает, как ищет ошибки в коде, и тогда легко найдете эффективный способ отладки. Вся необходимая теория собрана в этом разделе, дочитайте до конца.

SyntaxError — это синтаксическая ошибка. Она случается очень рано, еще до того, как Python запустит программу. Вот что делает компьютер, когда вы запускаете скрипт командой python script.py:

1. запускает программу python
2. python считывает текст из файла script.py
3. python превращает текст программы в инструкции
4. python исполняет инструкции

Синтаксическая ошибка SyntaxError возникает на четвёртом этапе в момент, когда Python разбирает текст программы на понятные ему компоненты. Сложные выражения в коде он разбирает на простейшие инструкции. Вот пример кода и инструкции для него:

person = {'name': 'Евгений'}

Инструкции:

1. создать строку 'Евгений'
2. создать словарь
3. в словарь добавить ключ 'name' со значением 'Евгений'
4. присвоить результат переменной person

SyntaxError случается когда Python не смог разбить сложный код на простые инструкции. Зная это, вы можете вручную разбить код на инструкции, чтобы затем проверить каждую из них по отдельности. Ошибка прячется в одной из инструкций.

1. Найдите поломанное выражение

Этот шаг сэкономит вам кучу сил. Найдите в программе сломанный участок кода. Его вам предстоит разобрать на отдельные инструкции. Посмотрите на вывод программы в консоль:

$ python script.py
  File "script.py", line 9
    last_name = last_name
            ^
SyntaxError: invalid syntax

Вторая строчка сообщает: File "script.py", line 9 — ошибка в файле script.py на девятой строчке. Но эта строка является частью более сложного выражения, посмотрите на него целиком:

label = 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'.format(
    first_name = first_name
    last_name = last_name
)

«Девман» — авторская методика обучения программированию. Готовим к работе крутых программистов на Python. Станьте программистом, пройдите продвинутый курс Python.

2. Разбейте выражение на инструкции

В прошлых шагах вы узнали что сломан этот фрагмент кода:

label = 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'.format(
    first_name = first_name
    last_name = last_name
)

Разберите его на инструкции:

1. создать строку 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'
2. получить у строки метод format
3. вызвать функцию с двумя аргументами
4. результат присвоить переменной label

Так выделил бы инструкции программист, но вот Python сделать так не смог и сломался. Пора выяснить на какой инструкции нашла коса на камень.

Теперь ваша задача переписать код так, чтобы в каждой строке программы исполнялось не более одной инструкции из списка выше. Так вы сможете тестировать их по отдельности и облегчите себе задачу. Так выглядит отделение инструкции по созданию строки:

# 1. создать строку
template = 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'

label = template.format(
    first_name = first_name
    last_name = last_name
)

Сразу запустите код, проверьте что ошибка осталась на прежнему месте. Приступайте ко второй инструкции:

# 1. создать строку
template = 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'

# 2. получить у строки метод
format = template.format

label = format(
    first_name = first_name
    last_name = last_name
)

Строка format = template.format создает новую переменную format и кладёт в неё функцию. Да, да, это не ошибка! Python разрешает класть в переменные всё что угодно, в том числе и функции. Новая переменная переменная format теперь работает как обычная функция, и её можно вызвать: format(...).

Снова запустите код. Ошибка появится внутри format. Под сомнением остались две инструкции:

1. вызвать функцию с двумя аргументами
2. результат присвоить переменной label

Скорее всего, Python не распознал вызов функции. Проверьте это, избавьтесь от последней инструкции — от создания переменной label:

# 1. создать строку
template = 'Имя ученика: {first_name} {last_name}'

# 2. получить у строки метод
format = template.format

# 3. вызвать функцию
format(
    first_name = first_name
    last_name = last_name
)

Запустите код. Ошибка снова там же — внутри format. Выходит, код вызова функции написан с ошибкой, Python не смог его превратить в инструкцию.

3. Проверьте синтаксис вызова функции

Теперь вы знаете что проблема в коде, вызывающем функцию. Можно помедитировать еще немного над кодом программы, пройтись по нему зорким взглядом еще разок в надежде на лучшее. А можно поискать в сети примеры кода для сравнения.

Запросите у Яндекса статьи по фразе “Python синтаксис функции”, а в них поищите код, похожий на вызов format и сравните. Вот одна из первых статей в поисковой выдаче:

• Функции в Python

Уверен, теперь вы нашли ошибку. Победа!

Ошибки совершают все — даже опытные профессиональные разработчики!

Интерактивный интерпретатор Python, IDLE, довольно хорошо выявляет такие ошибки, как синтаксические ошибки и ошибки времени выполнения, но есть третий тип ошибок, с которыми вы, возможно, уже сталкивались. Логические ошибки возникают, когда действующая в остальном программа не выполняет то, что было задумано. Логические ошибки вызывают непредвиденное поведение, называемое ошибками. Удаление ошибок называется отладкой.

В этом уроке:

Отладчик — это инструмент, который помогает выявлять ошибки и понимать, почему они возникают. Умение находить и исправлять ошибки в коде — это навык, который вы будете использовать на протяжении всей своей карьеры программиста!

В этом уроке вы:

• Узнайте, как использовать окно управления отладкой IDLE;
• Попрактикуйтесь в отладке ошибочной функции;
• Изучите альтернативные методы отладки вашего кода.

Используйте окно управления отладкой

Основным интерфейсом отладчика IDLE является окно Debug Control, или для краткости окно Debug. Вы можете открыть окно «Debug», выбрав «Debug» → «Debugger» в главном меню интерактивного окна. Идите вперед и откройте окно отладки.

Примечание. Если в строке меню отсутствует меню «Debug», убедитесь, что интерактивное окно находится в фокусе, щелкнув его.

Каждый раз, когда открыто окно отладки, интерактивное окно отображает [DEBUG ON] рядом с приглашением, указывающим, что отладчик открыт. Теперь откройте новое окно редактора и расположите три окна на экране так, чтобы вы могли видеть их все одновременно.

В этом разделе вы узнаете, как организовано окно отладки, как по-шагово выполнять код с отладчиком по одной строке за раз и как устанавливать точки останова, чтобы ускорить процесс отладки.

Окно управления отладкой: обзор

Чтобы увидеть, как работает отладчик, вы можете начать с написания простой программы без каких-либо ошибок. Введите в окно редактора следующее:

for i in range(1, 4):
    j = i * 2
    print(f"i is {i} and j is {j}")

Сохраните файл, затем оставьте окно отладки открытым и нажмите F5. Вы заметите, что до исполнения не далеко.

Окно отладки будет выглядеть так:

Обратите внимание, что панель стека в верхней части окна содержит следующее сообщение:

> '__main__'.(), line 1: for i in range(1, 4):

Это говорит о том, что строка 1 (которая содержит код for i in range(1, 4):) вот-вот будет запущена, но еще не началась. Часть сообщения '__main__'.() относится к тому факту, что вы в данный момент находитесь в основном разделе программы, а не находитесь, например, в определении функции до того, как будет достигнут основной блок кода.

Под панелью Stack находится панель Locals, в которой перечислены некоторые странно выглядящие вещи, такие как __annotations__, __builtins__, __doc__ и т.д. Это внутренние системные переменные, которые пока можно игнорировать. Во время выполнения программы вы увидите переменные, объявленные в коде, отображаемом в этом окне, чтобы вы могли отслеживать их значение.

В верхнем левом углу окна отладки расположены пять кнопок: Go, Step, Over, Out и Quit. Эти кнопки управляют тем, как отладчик перемещается по вашему коду.

В следующих разделах вы узнаете, что делает каждая из этих кнопок, начиная с Step.

Кнопка Step

Идите вперед и нажмите Step в верхнем левом углу окна отладки. Окно отладки немного изменится и будет выглядеть так:

Здесь есть два отличия, на которые следует обратить внимание. Сначала сообщение на панели стека меняется на следующее:

> '__main__'.(), line 2: j = i * 2:

На этом этапе выполняется строка 1 вашего кода, а отладчик остановился непосредственно перед выполнением строки 2.

Второе изменение, которое следует отметить, — это новая переменная i, которой на панели Locals присвоено значение 1. Это потому, что цикл for в первой строке кода создал переменную i и присвоил ей значение 1.

Продолжайте нажимать кнопку Step, чтобы пройтись по вашему коду построчно, и посмотрите, что происходит в окне отладчика. Когда вы дойдете до строкового вывода (print(f"i is {i} and j is {j}")), вы сможете увидеть вывод, отображаемый в интерактивном окне, по частям.

Таким образом, вы можете отслеживать растущие значения i и j по мере прохождения цикла for. Вы, наверное, можете себе представить, насколько полезна эта функция при попытке найти источник ошибок в ваших программах. Знание значения каждой переменной в каждой строке кода может помочь вам определить, где что-то идет не так.

Точки останова и кнопка перехода

Часто вы можете знать, что ошибка должна быть в определенном разделе вашего кода, но вы можете не знать, где именно. Вместо того, чтобы нажимать кнопку Step целый день, вы можете установить точку останова, которая сообщает отладчику о необходимости непрерывно запускать весь код, пока он не достигнет точки останова.

Точка останова^એ сообщают отладчику, когда следует приостановить выполнение кода, чтобы вы могли взглянуть на текущее состояние программы. На самом деле они ничего не ломают.

Чтобы установить точку останова, на строке кода в окне редактора, на которой вы хотите сделать паузу, щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Set Breakpoint». IDLE выделяет линию желтым цветом, чтобы указать, что ваша точка останова установлена. Чтобы удалить точку останова, щелкните правой кнопкой мыши строку с точкой останова и выберите «Clear Breakpoint».

Продолжайте и нажмите Quit в верхней части окна Debug, чтобы выключить отладчик на данный момент. Это не закроет окно,и вы захотите оставить его открытым, потому что через мгновение вы снова будете им пользоваться.

Установите точку останова в строке кода с помощью оператора print(). Окно редактора теперь должно выглядеть так:

Сохраните и запустите файл. Как и раньше, панель стека в окне отладки указывает, что отладчик запущен и ожидает выполнения строки 1. Щелкните Go и посмотрите, что происходит в окне отладки:

На панели стека теперь отображается следующее сообщение, указывающее, что он ожидает выполнения строки 3:

> '__main__'.(), line 3: print(f"i is {i} and j is {j}")

Если вы посмотрите на панель «Locals», то увидите, что обе переменные i и j имеют значения 1 и 2 соответственно. Нажав Go, вы указали отладчику, что он должен выполнять ваш код непрерывно, пока он не достигнет точки останова или конца программы. Снова нажмите Go. Окно отладки теперь выглядит так:

Вы видите, что изменилось? То же сообщение, что и раньше, отображается на панели стека, указывая, что отладчик ожидает повторного выполнения строки 3. Однако значения переменных i и j теперь равны 2 и 4. Интерактивное окно также отображает результат выполнения строки с помощью print() в первый раз в цикле.

Каждый раз, когда вы нажимаете кнопку Go, отладчик непрерывно запускает код, пока не достигнет следующей точки останова. Поскольку вы устанавливаете точку останова в строке 3, которая находится внутри цикла for, отладчик останавливается на этой строке каждый раз, когда проходит цикл.

Нажмите Go в третий раз. Теперь i и j имеют значения 3 и 6. Как вы думаете, что произойдет, если вы нажмете Go еще раз? Поскольку цикл for повторяется только три раза, когда вы снова нажмете Go, программа завершит работу.

Снова и снова

Кнопка Over работает как комбинация Step и Go — перепрыгиваем через функцию или цикл. Другими словами, если вы не собираетесь по-операторно отслеживать и отлаживать функцию, то можете запустить код без необходимости заходить в неё. Кнопка Over переводит вас прямо к результату выполнения этой функции.

Точно так же, если вы уже находитесь внутри функции или цикла, кнопка Out выполняет оставшийся код внутри функции или тела цикла, а затем приостанавливает работу.

Далее вы увидите код с ошибками и узнаете, как исправить это с помощью IDLE.

Устранение некоторых ошибок

Теперь, когда вы освоились с использованием окна Debug Control, давайте взглянем на программу с ошибками.

Следующий код определяет функцию add_underscores(), которая принимает в качестве аргумента одно строковое объектное слово и возвращает новую строку, содержащую копию слова, в которой каждый символ окружен подчеркиванием. Например, add_underscores("python") должен вернуть _p_y_t_h_o_n_.

Вот код с ошибками:

def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for i in range(len(word)):
        new_word = word[i] + "_"
    return new_word

phrase = "hello"
print(add_underscores(phrase))

Введите этот код в окно редактора, затем сохраните файл и нажмите F5, чтобы запустить программу. Ожидаемый результат — _h_e_l_l_o_, но вместо этого все, что вы видите, — это o_ или буква «o», за которой следует одно подчеркивание.

Если вы уже понимаете, в чем проблема с кодом, не исправляйте ее. Наша цель — узнать, как использовать отладчик IDLE для определения проблемы.

Если вы не понимаете, в чем проблема, не волнуйтесь! К концу этого раздела вы найдете его и сможете идентифицировать похожие проблемы в другом коде, с которым вы столкнетесь.

Примечание. Отладка может быть сложной и занимать много времени, а ошибки могут быть незаметными, и их трудно выявить.

Хотя в этом разделе рассматривается относительно простая ошибка, метод, используемый для проверки кода и поиска ошибки, одинаков для более сложных проблем.

Отладка — это решение проблемы, и по мере того, как вы набираетесь опыта, вы будете разрабатывать свои собственные подходы. В этом разделе вы узнаете простой четырехшаговый метод, который поможет вам начать работу:

1. Угадайте, в каком разделе кода может содержаться ошибка.
2. Установите точку останова и проверьте код, переходя по одной строке за раз через секцию с ошибками, отслеживая важные переменные на этом пути.
3. Найдите строку кода, если таковая имеется, с ошибкой и внесите изменения, чтобы решить проблему.
4. При необходимости повторите шаги 1–3, пока код не заработает должным образом.

Делай 1. Угадайте, где находится ошибка

Первым шагом является определение участка кода, который, вероятно, содержит ошибку. Возможно, сначала вы не сможете точно определить, где находится ошибка, но обычно вы можете сделать разумное предположение о том, в каком разделе вашего кода есть ошибка.

Обратите внимание, что программа разделена на два отдельных раздела: определение функции (где определено add_underscores()) и основной блок кода, который определяет переменную фразу со значением hello, а затем выводит результат вызова add_underscores(phrase) .

Посмотрите на основной раздел кода:

phrase = "hello"
print(add_underscores(phrase))

Как вы думаете, здесь может быть проблема? Не похоже, правда? Все в этих двух строчках кода выглядит хорошо. Итак, проблема должна быть в определении функции:

def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for i in range(len(word)):
        new_word = word[i] + "_"
    return new_word

Первая строка кода внутри функции создает переменную new_word со значением "_". У вас все в порядке, поэтому вы можете сделать вывод, что проблема где-то в теле цикла for.

Делай 2. Установите точку останова и проверьте код

Теперь, когда вы определили, где должна быть ошибка, установите точку останова в начале цикла for, чтобы вы могли точно отслеживать, что происходит внутри кода, с помощью окна отладки:

Откройте окно отладки и запустите файл. Выполнение по-прежнему приостанавливается на самой первой строке, которую он видит, то есть в определении функции.

Нажмите Go, чтобы просмотреть код, пока не встретится точка останова. Окно отладки теперь будет выглядеть так:

На этом этапе выполнение кода приостанавливается непосредственно перед входом в цикл for в функции add_underscores(). Обратите внимание, что на панели Locals отображаются две локальные переменные, word и new_word. В настоящее время word имеет значение "hello", а new_word — значение "_", как и ожидалось.

Щелкните Step один раз, чтобы войти в цикл for. Окно отладки изменится и новая переменная i со значением 0 отображается на панели Locals:

i — это счетчик, используемый в цикле for, и вы можете использовать его, чтобы отслеживать, какую итерацию цикла for вы просматриваете в данный момент.

Еще раз нажмите Step. Если вы посмотрите на панель Locals, то увидите, что переменная new_word приняла значение h_:

Это неправильно. Первоначально new_word имело значение "_", а на второй итерации цикла for теперь оно должно иметь значение "_h_". Если вы нажмете Step еще несколько раз, вы увидите, что для new_word устанавливается значение "e_", затем "l_" и т.д.

Делай 3. Определите ошибку и попытайтесь ее исправить

Вывод, который вы можете сделать на этом этапе, заключается в том, что на каждой итерации цикла for new_word перезаписывается следующим символом в строке "hello" и завершающим символом подчеркивания. Поскольку внутри цикла for всего одна строка кода, вы знаете, что проблема должна быть в следующем коде:

new_word = word[i] + "_"

Посмотрите внимательно на строку. Она сообщает Python, что нужно получить следующий символ слова, прикрепить к нему подчеркивание и присвоить эту новую строку переменной new_word. Это именно то поведение, свидетелем которого вы стали, пройдя цикл for!

Для решения проблемы вам нужно указать Python объединить строковое слово [i] + "_" с существующим значением new_word. Нажмите Quit в окне Debug, но пока не закрывайте окно. Откройте окно редактора и измените строку внутри цикла for на следующую:

new_word = new_word + word[i] + "_"

Делай 4. Повторяйте шаги с 1 по 3, пока ошибка не исчезнет

Сохраните новые изменения в программе и снова запустите. В окне отладки нажмите Go, чтобы выполнить код до точки останова.

Примечание. Если вы закрыли отладчик на предыдущем шаге, не нажав кнопку Quit, при повторном открытии окна отладки вы можете увидеть следующую ошибку:

You can only toggle the debugger when idle

(Вы можете переключать отладчик только в режиме ожидания)

По завершении сеанса отладки всегда нажимайте кнопку Go или Quit, а не просто закрывайте отладчик, иначе у вас могут возникнуть проблемы с его повторным открытием.Чтобы избавиться от этой ошибки, вам придется закрыть и снова открыть IDLE.

Программа приостанавливается непосредственно перед входом в цикл for в add_underscores(). Несколько раз нажмите Step и посмотрите, что происходит с переменной new_word на каждой итерации. Успех! Все работает как положено!

Ваша первая попытка исправить ошибку сработала, поэтому вам больше не нужно повторять шаги 1–3. Так будет не всегда. Иногда, прежде чем исправлять ошибку, вам придется повторить этот процесс несколько раз.

Альтернативные способы поиска ошибок

Использование отладчика может быть сложным и трудоемким, но это самый надежный способ найти ошибки в вашем коде. Однако отладчики не всегда доступны. Системы с ограниченными ресурсами, такие как небольшие устройства Интернет вещей^એ, часто не имеют встроенных отладчиков.

В подобных ситуациях вы можете использовать отладку печатью, чтобы найти ошибки в вашем коде. Отладка печатью использует print() для отображения текста в консоли, который указывает, где выполняется программа и каково состояние переменных программы в определенных точках кода.

Например, вместо отладки предыдущей программы с помощью окна отладки вы можете добавить следующую строку в конец цикла for в add_underscores():

print(f"i = {i}; new_word = {new_word}")

В этом случае измененный код будет выглядеть так:

def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for i in range(len(word)):
        new_word = word[i] + "_"
        print(f"i = {i}; new_word = {new_word}")
    return new_word

phrase = "hello"
print(add_underscores(phrase))

Когда вы запускаете файл, интерактивное окно отображает следующий вывод:

i = 0; new_word = h_
i = 1; new_word = e_
i = 2; new_word = l_
i = 3; new_word = l_
i = 4; new_word = o_
o_

Здесь показано, какие значение имеет new_word на каждой итерации цикла for. Последняя строка, содержащая только один знак подчеркивания, является результатом выполнения print(add_underscore(phrase)) в конце программы.

Посмотрев на вышеприведенный вывод, вы можете прийти к тому же выводу, что и при отладке с помощью окна отладки. Проблема в том, что new_word перезаписывается на каждой итерации.

Отладка печатью работает, но имеет несколько недостатков по сравнению с отладкой с помощью отладчика. Во-первых, вы должны запускать всю свою программу каждый раз, когда хотите проверить значения ваших переменных. Это может быть огромной тратой времени по сравнению с использованием точек останова. Вы также должны не забыть удалить эти вызовы функции print() из вашего кода, когда закончите отладку!

Пример цикла в этом разделе может быть хорошим примером для иллюстрации процесса отладки, но это не лучший пример кода Pythonic. Использование индекса i свидетельствует о том, что может быть лучший способ написать цикл. Один из способов улучшить этот цикл — напрямую перебирать символы в слове. Вот один из способов сделать это:

def add_underscores(word):
    new_word = "_"
    for letter in word:
        new_word = new_word + letter + "_"
    return new_word

Процесс переписывания существующего кода, чтобы он был более чистым, более легким для чтения и понимания или в большей степени соответствовал стандартам, установленным командой, называется рефакторинг^એ. Мы не будем обсуждать рефакторинг^એ в этом уроке, но это важная часть написания кода профессионального качества.

Вот так то! Теперь вы знаете все об отладке с помощью окна Debug IDLE. Вы можете использовать базовые принципы, которые вы использовали здесь, с рядом различных инструментов отладки. Теперь у вас есть все необходимое, чтобы начать отладку кода Python.

В этом уроке вы узнали:

• Как использовать окно управления отладкой IDLE для проверки значений переменных.
• Как вставить точки останова, чтобы лучше понять, как работает ваш код.
• Как использовать кнопки Step, Go, Over и Out для построчного отслеживания ошибок.

Вы также получили некоторую практику отладки неисправной функции, используя процесс из четырёх шагов выявления и удаления ошибок:

1. Угадай, где находится ошибка.
2. Установите точку останова и проверьте код. Определите ошибку и попытайтесь ее исправить.
3. Повторяйте шаги с 1 по 3, пока ошибка не будет исправлена.
4. Отладка — это не только наука, но и искусство.

Единственный способ овладеть отладкой — это много практиковаться с ней! Один из способов попрактиковаться — открыть окно Debug Control и использовать его для пошагового выполнения кода, работая над упражнениями и задачами, которые вы найдете в наших Практикумах.

Find & Fix Code Bugs in Python: Debug With IDLE