Schritt 4: Ausführen von Code im Debugger

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Vorheriger Schritt: Verwenden des interaktiven REPL-Fensters

Visual Studio bietet Funktionen zum Verwalten von Projekten, eine umfangreiche Bearbeitungsbenutzeroberfläche, das interaktive Fenster sowie Debuggen für Python-Code mit allen Funktionen. Im Debugger können Sie den Code, einschließlich jeder Iteration einer Schleife, schrittweise ausführen. Sie können das Programm auch jederzeit anhalten, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Wenn das Programm im Debugger angehalten wird, können Sie den gesamten Programmstatus zu jedem Zeitpunkt untersuchen und den Wert der Variablen ändern. Aktionen dieser Art sind für das Finden von Programmfehlern wesentlich und stellen zudem nützliche Hilfsmittel für die Nachverfolgung des genauen Programmflusses bereit.

  1. Ersetzen Sie den Code in der Datei PythonApplication1.py durch den folgenden Code. Durch diese Codevariation wird make_dot_string erweitert, damit Sie die zugehörigen separaten Schritte im Debugger untersuchen können. Zudem wird die for-Schleife in einer main-Funktion platziert und explizit durch den Aufruf dieser Funktion ausgeführt:

    from math import cos, radians

# Create a string with spaces proportional to a cosine of x in degrees
def make_dot_string(x):
    rad = radians(x)                             # cos works with radians
    numspaces = int(20 * cos(rad) + 20)          # scale to 0-40 spaces
    st = ' ' * numspaces + 'o'                   # place 'o' after the spaces
    return st

def main():
    for i in range(0, 1800, 12):
        s = make_dot_string(i)
        print(s)

main()

  2. Überprüfen Sie, ob der Code ordnungsgemäß funktioniert, indem Sie F5 drücken oder den Menübefehl Debuggen>Debuggen starten auswählen. Dieser Befehl führt den Code im Debugger aus. Bisher wurde nichts unternommen, um das Programm während der Ausführung anzuhalten. Es wird lediglich ein Wellenmuster für einige Iterationen ausgegeben. Drücken Sie eine beliebige Taste, um das Ausgabefenster zu schließen.

    Tipp

    Klicken Sie auf die Menübefehle Extras>Optionen, erweitern Sie den Knoten Python, wählen Sie die Option Debuggen aus, und deaktivieren Sie dann die Option Auf Eingabe warten, wenn der Prozess normal beendet wird, um das Ausgabefenster automatisch zu schließen, wenn das Programm abgeschlossen ist:

    Python debugging option to close the output window on normal program exit

    Weitere Informationen zum Debuggen und Festlegen von Skript- und Interpreterargumenten finden Sie im Artikel zum Debuggen von Python-Code.

  3. Legen Sie in der for-Anweisung einen Haltepunkt fest, indem Sie auf den grauen Rand dieser Zeile klicken oder das Caretzeichen in dieser Zeile platzieren und den Befehl Debuggen>Haltepunkt ein/aus (F9) ausführen. Auf dem grauen Rand erscheint ein roter Punkt, der den Haltepunkt kennzeichnet (siehe Pfeil unten):

    Setting a breakpoint

  4. Starten Sie den Debugger erneut (F5), und Sie sehen, dass die Codeausführung in der Zeile mit diesem Haltepunkt stoppt. Hier können Sie die Aufrufliste und Variablen überprüfen. Im Bereich liegende Variablen werden im Auto-Fenster angezeigt, wenn sie definiert sind; Sie können auch zur Ansicht Lokal am unteren Rand des Fensters wechseln, um sämtliche Variablen anzuzeigen, die Visual Studio auch vor ihrer Definition im aktuellen Bereich (Funktionen inbegriffen) finden kann:

    Breakpoint UI experience for Python

  5. Beachten Sie die Symbolleiste „Debuggen“ (siehe unten) am oberen Rand des Visual Studio-Fensters. Diese Symbolleiste bietet schnellen Zugriff auf die am häufigsten verwendeten Befehle zum Debuggen (diese können auch im Menü Debuggen gefunden werden):

    Essential debugging toolbar buttons

    Von links nach rechts betrachtet lauten die Schaltflächen wie folgt:

    Schaltfläche Befehl
    Fortsetzen (F5) Führt das Programm bis zum nächsten Breakpoint oder bis zum Programmabschluss aus.
    Alle unterbrechen (STRG+ALT+UNTBR) Hält ein Programm mit langer Ausführungslaufzeit an.
    Debuggen beenden (UMSCHALT+F5) Hält das Programm an einer beliebigen Stelle an und beendet den Debugger.
    Neu starten (STRG+UMSCHALT+F5) Hält das Programm an einer beliebigen Stelle an und startet es im Debugger neu.
    Nächste Anweisung anzeigen (ALT+NUM*) Wechselt zur nächsten auszuführenden Codezeile. Dies ist hilfreich, wenn Sie während einer Debugsitzung durch Ihren Code navigieren und schnell zu dem Punkt zurückkehren möchten, an dem der Debugger angehalten wurde.
    Einzelschritt (F11) Führt die nächste Codezeile aus und wechselt zu aufgerufenen Funktionen.
    Prozedurschritt (F10) Führt die nächste Codezeile aus, ohne zu aufgerufenen Funktionen zu wechseln.
    Rücksprung (UMSCHALT+F11) Führt den Rest der aktuellen Funktion aus und wird im aufrufenden Code angehalten.

  6. Überspringen Sie die for-Anweisung mithilfe der Schaltfläche Überspringen. Stepping bedeutet, dass der Debugger die aktuelle Codezeile einschließlich sämtlicher Funktionsaufrufe ausführt und anschließend sofort angehalten wird. Beachten Sie im Code, wie die Variable i jetzt in den Fenstern Lokal und Auto definiert ist.

  7. Überspringen Sie die nächste Codezeile, in der make_dot_string aufgerufen wird und die angehalten wird. Überspringen bedeutet hier insbesondere, dass der Debugger die gesamte Variable make_dot_string ausführt und bei der Rückgabe angehalten wird. Der Debugger wird nicht innerhalb dieser Funktion beendet, es sei denn, in dieser Funktion ist ein separater Haltepunkt vorhanden.

  8. Überspringen Sie den Code mehrmals, und beobachten Sie, wie sich die Werte im Fenster Lokal oder Auto ändern.

  9. Doppelklicken Sie im Fenster Lokal oder Auto in die Spalte Wert der i- oder s-Variablen, um den Wert zu bearbeiten. Drücken Sie die EINGABETASTE, oder wählen Sie auf einen beliebigen Bereich außerhalb dieses Werts aus, damit alle Änderungen übernommen werden.

  10. Fahren Sie mithilfe von Schrittweise ausführen mit der ausführlichen Ausführung des Codes fort. Schrittweise ausführen bedeutet, dass der Debugger zu einem beliebigen Funktionsaufruf wechselt, zu dem ihm Debuginformationen vorliegen, z.B. make_dot_string. Wenn Sie sich in make_dot_string befinden, können Sie die zugehörigen lokalen Variablen untersuchen und den zugehörigen Code gezielt durchlaufen.

  11. Fahren Sie mit der schrittweisen Ausführung fort, und beachten Sie, dass bei Erreichen des Endes von make_dot_string der nächste Schritt an die for-Schleife mit dem neuen Rückgabewert in der s-Variablen zurückgegeben wird. Beachten Sie bei der ausführlichen Ausführung der print-Anweisung, dass Einzelschritt bei print nicht zu dieser Funktion wechselt. Dies liegt daran, dass print nicht in Python geschrieben wurde, sondern es sich vielmehr um nativen Code in der Python-Laufzeit handelt.

  12. Fahren Sie mit der Verwendung von Schrittweise ausführen fort, bis Sie sich erneut in make_dot_string befinden. Verwenden Sie anschließend Rücksprung, und achten Sie darauf, dass Sie zur for-Schleife zurückkehren. Über die Schaltfläche Rücksprung führt der Debugger den Rest der Funktion aus und wird anschließend automatisch im aufrufenden Code angehalten. Dies ist hilfreich, wenn Sie einen Teil einer langen Funktion schrittweise durchlaufen haben, die Sie debuggen möchten. Der Rest wird schrittweise durchlaufen und kein expliziter Breakpoint im aufrufenden Code festgelegt.

  13. Über die Schaltfläche Fortfahren (F5) können Sie die Ausführung des Programms fortsetzen, bis der nächste Haltepunkt erreicht ist. Da Sie in der for-Schleife einen Haltepunkt festgelegt haben, kommt es bei der nächsten Iteration zum Halt.

  14. Die ausführliche Ausführung von Hunderten von Iterationen einer Schleife kann mühsam sein. Daher können Sie in Visual Studio eine Bedingung zu einem Haltepunkt hinzufügen. Der Debugger hält das Programm nur dann am Haltepunkt an, wenn die Bedingung erfüllt ist. So können Sie beispielsweise in der for-Anweisung eine Bedingung mit dem Haltepunkt verwenden, damit das Programm nur dann angehalten wird, wenn der Wert von i 1600 überschritten wird. Klicken Sie zum Festlegen der Bedingung mit der rechten Maustaste auf den roten Punkt, der den Breakpoint markiert, und wählen Sie Bedingungen (ALT+F9>C) aus. Geben Sie im Popupmenü Haltepunkteinstellungen, das angezeigt wird, i > 1600 als Ausdruck ein, und wählen Sie Schließen aus. Drücken Sie zum Fortfahren auf F5, und beobachten Sie, ob das Programm vor dem nächsten Haltepunkt viele Iterationen ausführt.

    Setting a breakpoint condition

  15. Wenn Sie das Programm bis zum Ende ausführen möchten, deaktivieren Sie den Haltepunkt, indem Sie mit der rechten Maustaste auf den Punkt im Rand klicken und Haltepunkt deaktivieren (STRG+F9) auswählen. Wählen Sie anschließend Weiter aus (oder drücken Sie F5), um das Programm auszuführen. Wenn das Programm beendet wird, beendet Visual Studio die zugehörige Debugsitzung und versetzt sie wieder in den Bearbeitungsmodus. Sie können den Breakpoint auch löschen, indem Sie seinen Punkt auswählen oder mit der rechten Maustaste auf den Punkt klicken und dann Haltepunkt löschen auswählen. Außerdem werden alle zuvor festgelegten Bedingungen gelöscht.

Tipp

In einigen Situationen, z.B. bei Auftreten eines Fehlers beim Starten des Python-Interpreters, erscheint das Fenster „Ausgabe“ möglicherweise nur kurz und wird anschließend automatisch geschlossen, ohne dass Sie die Möglichkeit haben, Fehlermeldungen anzuzeigen. Klicken Sie in einem solchen Fall mit der rechten Maustaste im Projektmappen-Explorer auf das Projekt, wählen Sie Eigenschaften und die Registerkarte Debuggen aus, und fügen Sie anschließend -i zum Feld Interpreterargumente hinzu. Durch dieses Argument wird der Interpreter nach Abschluss des Programms in den interaktiven Modus versetzt. Das Fenster bleibt dabei geöffnet, bis Sie STRG+Z>EINGABETASTE zum Beenden drücken.

Nächster Schritt

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