デバッグ

デバッグ

最初は関数なしで

• デモ録画

まずは、小さめのプログラムのデバッグをしてみましょう。

以下で用いる例は、debug_test2.pyです。 下記プログラム文面を、コピペして使ってください。

このプログラムは、

• 0.1 * 0.1 + 0.2 * 0.2 + … + 0.9 * 0.9

を計算するつもり（そうはなっていない）のプログラムです。

now = 0.1
result = 0.0
count = 1

# 0.1*0.1 + 0.2*0.2 + ... + 0.9*0.9 をするつもりのプログラム
# now を 0.1, 0.2 と進めていく
while now < 1.0:
    result += now * now
    now += 0.1
    count += 1
print("result:", result)

# 1^2 + 2^2 + ... + n^2 = n*(n+1)*(2n+1)/6 なので、
ans = (9 * 10 * 19)/600.0
print("Ans:", ans)

動作させると、なぜか、

result: 3.8499999999999996
Ans: 2.85

という結果になってしまいます。誤差って訳じゃなくて、正解と 1 の差があります。

ってことで、よく分からないものは、デバッガにかけて調べましょう。 (一瞬で答えが分かったという人も、今後に備えて、デバッガの使い方を学びましょう)

デバッガ起動

デバッグ実行には、画面上の「虫」のアイコンを選択します。

プログラムを特定の行で停止したい場合は、行番号のところをクリックして、ブレークポイントを指定できます。とりあえず、７行目にブレークポイントを入れた状態で、デバッガを開始したところです。

Step 実行関係のパネルと Continue, Stop 関係が分かれて配置されています。

• step over: 一行実行（関数があっても次の行に）

• step in: 一行実行（関数があったら、関数の中の行に）

• step out: 実行中の関数を完了し、呼び出し側に

• restart: 再起動

• continue: 続行（ブレークポイントまで進む）

• stop: 停止

１行実行

プログラムを一行ずつ進めてみましょう。step over ボタンを押してください。どのボタンが対応するのかは、マウスオーバーすると教えてくれるはず。

• プログラムが一行進み
• 変数 now, result, count が順に初期化されていく

のが見えるはず。少しループも含めてプログラム実行を追っかけましょう。

breakpoint & Continue

１行ずつ走らせるのが面倒になったので、Continue （続行）で走らせましょう。ブレークポイントで停止するか、終了するまで走ります。 今回の場合、ループが１周進むわけですね。

そうこうしていると、バグの原因っぽいものを目撃することになります。

関数の例

• デモ録画

今度は、関数を実行したときの変数の扱いを見ていきましょう。

python では、以下の二つの変数があります。

• グローバル変数：関数外で作られた（代入された）変数、関数内で読出し可能（書込みは少し手間）
• ローカル変数：関数内で作られた（代入された）変数、その関数実行内でのみ読み書き可能

scope_test.py というプログラムを準備しました。

• count_a(line): 文字列 line 中の a の数を数える関数
  • line, num_a, c などのローカル変数をもつ
• scope_test.py: N 個の文字列を読込み、a の数が一番多い文字列を出力するプログラム
  • N, kouho, max_count, line0, ans0 などのグローバル変数を利用

デバッガで関数のなかを追っかけたかったら、Step in で関数内に入っていくか、あるいは関数内に breakpoint を設けるといいでしょう。

N = int(input())  # このあたりはグローバル変数
kouho = ""
max_count = -1
g_ans = 0


def count_a(line):  #line はローカル変数
    num_a = 0   # num_a, c はローカル変数
    for c in line:
        if c == 'a':
            num_a += 1
    g_ans = num_a  # 実はグローバル変数アクセス「じゃない」
    return num_a


for _ in range(N):
    line0 = input()    # このあたりもグローバル変数
    ans0 = count_a(line0)  # このあたりもグローバル変数
    # print('msg:', line0, ans0, g_ans, max_count)
    if ans0 > max_count:
        kouho = line0
        max_count = ans0

print(kouho)

関数呼び出しは、こんな感じ

• for 文の中で、count_a(line0) が呼ばれ、
• count_a() では、line0 の値を、 line として受け取る。

関数実行中は、現在実行中の関数のローカル変数のみが見えるようになります。

実は、関数呼び出し関係は、コールスタック タブを開くと確認できて、その際、

• 呼出し元の関数を選ぶと、そのローカル変数を確認でき、
• <module> を選ぶとグローバル変数が確認できます。

ローカル変数が「それぞれの関数実行ごとにある」って感覚をつかんでください。 関数から関数が呼ばれた時は、スタックフレームが呼ばれただけ増えて、関数が終われば戻っていきます。

で、デバッガ使っていると、ローカル変数とグローバル変数、両方みたいなんてこともよくあります。 そういう時は、ウォッチ式 のところに、指定した式の内容を表示できますので、そちらを使いましょう。