在 Python 中編程時(shí)，我會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間使用 IPython 及其強(qiáng)大的交互式提示，不僅用于一些一次性計(jì)算，還用于大量實(shí)際編程和調(diào)試。我特別將它用于一些探索性的編程，比如對(duì)一些不熟悉的 API，或者想知道程序在代碼中特定位置的運(yùn)行狀態(tài)。

我不確定這種IPython調(diào)試的方法有多普遍，但我很少聽到其他人談?wù)撍?，所以我認(rèn)為它值得分享。

安裝

使用前，需要將 IPython 安裝到您當(dāng)前的 virtualenv 中：

pip install ipython

使用方法

基本上有兩種方法可以打開 IPython 提示符。

第一種是直接從終端運(yùn)行它：

$ ipython
Python 3.9.5 (default, Jul  1 2021, 11:45:58)
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 8.3.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.
In [1]:

在 Django 項(xiàng)目中，如果您安裝了 IPython，也可以使用 ./manage.py shell，好處是它會(huì)為幫您正確初始化 Django。

如果您想探索編寫一些“頂級(jí)”代碼，例如，在尚未創(chuàng)建入口點(diǎn)的情況下，編寫一個(gè)新的功能，那么這種方法很管用。然而，我寫的大部分代碼都不是這樣的。大多數(shù)時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)自己需要寫代碼時(shí)，已經(jīng)想好10層的函數(shù)調(diào)用了——比如：

我正在一個(gè)Django應(yīng)用程序中編寫一些視圖代碼，其中有一個(gè)請(qǐng)求對(duì)象--如果你在IPython提示符下從頭開始，你不可能輕易重新創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象。
或者，模型層代碼，比如 save（） 方法內(nèi)部的代碼，該方法本身正在被您尚未編寫的其他代碼調(diào)用，比如Django admin或某個(gè)信號(hào)。
或者，在一個(gè)測(cè)試中，設(shè)置代碼已經(jīng)創(chuàng)建了一大堆在打開IPython時(shí)不可用的東西。

對(duì)于這些情況，我使用第二種方法：

找到我想要修改、探索或調(diào)試的代碼。這通常是我自己的代碼，但也可能是第三方庫。我一直習(xí)慣在 virtualenv 中工作，所以即使使用第三方庫，在我的編輯器中“go to definition”也會(huì)直接將我?guī)У酱a的可寫副本的定義區(qū)（除了不是用 Python 編寫的代碼）。

插入 IPython 提示的代碼并保存文件：

import IPython; IPython.embed()

我將此綁定到編輯器中的一個(gè)功能鍵。
因此，如果它是Django視圖，那么代碼最終可能會(huì)是這樣：

def contact_us(request):
    if request.method == "POST":
        form = ContactUsForm_class(request.POST)
        if form.is_valid():
            import IPython; IPython.embed()
        # …

以適當(dāng)?shù)姆绞接|發(fā)代碼。對(duì)于上述情況，首先需要在終端中運(yùn)行 Django 服務(wù)器，然后打開網(wǎng)頁，填寫表單并按下提交。對(duì)于測(cè)試，它將從終端運(yùn)行特定的測(cè)試。對(duì)于命令行應(yīng)用程序，它將直接運(yùn)行應(yīng)用程序。

在終端中，我會(huì)發(fā)現(xiàn)自己現(xiàn)在已經(jīng)在 IPython REPL 中，我可以繼續(xù)：

想出我需要寫什么代碼
或者調(diào)試我感到困惑的代碼

請(qǐng)注意，您可以在此 REPL 中編寫和編輯多行代碼——它不像編輯器那么舒服，但沒關(guān)系，并且具有良好的歷史記錄支持。關(guān)于 IPython 及其更多特性，你可以在官方文檔中了解它。

對(duì)于那些有其他語言背景的人來說，可能還值得指出的是，Python REPL 與普通 Python 并沒有什么不同。你可以在普通 Python 中做的所有事情，比如定義函數(shù)和類，都可以在 REPL 中進(jìn)行。

調(diào)試結(jié)束后，我可以將任何有用的片段從 REPL 復(fù)制回我的真實(shí)代碼中，使用歷史記錄來查看我曾經(jīng)輸入的內(nèi)容。

優(yōu)點(diǎn)

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：

當(dāng)您實(shí)際擁有一個(gè)對(duì)象時(shí)，您可以更輕松地探索API和對(duì)象(APIs and objects)，而不是閱讀關(guān)于對(duì)象的文檔，或者編輯器的自動(dòng)完成工具推斷對(duì)象應(yīng)該具有的內(nèi)容。例如，Django的HttpRequest上有哪些屬性和方法？你不必確保你有正確的類型注釋，并且希望它們是完整的，或者假設(shè)值是什么——你已經(jīng)有了對(duì)象，你可以檢查它，用廣泛的合適的制表符自動(dòng)補(bǔ)全完成。你可以調(diào)用函數(shù)，看看它們是怎么做的。
例如，Django的請(qǐng)求對(duì)象通常有一個(gè)用戶(user)屬性，該屬性不屬于HttpRequest定義的一部分，因?yàn)樗窃谝院筇砑拥?。但它在REPL中是可見的。
您可以直接探索程序的整體狀態(tài)。這對(duì)于探索性編程和調(diào)試來說都是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于調(diào)試，pdb 和類似的調(diào)試工具和環(huán)境通常會(huì)為您提供“the state of the system”，并且它們更擅長單步執(zhí)行多層代碼。但我經(jīng)常發(fā)現(xiàn) IPython 提示的功能和舒適性對(duì)于探索和尋找解決方案要好得多。

這種環(huán)境的感覺并不像Lisp中REPL驅(qū)動(dòng)的編程那樣流暢，但我仍然覺得它非常有趣和高效。與許多其他方法相比，比如迭代代碼，然后進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)測(cè)試，它將反饋循環(huán)的延遲從幾秒或幾分鐘減少到幾毫秒，這是巨大的效率提升。

提示和不足

IPython 有很多很酷的特性可以在 REPL 環(huán)境中幫助你，比如 %autoreload 和許多其他很酷的魔法。你應(yīng)該花時(shí)間去了解他們！

在多線程（或多進(jìn)程）環(huán)境中，IPython 提示表現(xiàn)不是很好。如果可能的話，關(guān)閉多線程，或者確保你沒有遇到那個(gè)問題。

如果您確實(shí)在終端中搞砸了，您可能需要手動(dòng)找到要?dú)⑺赖倪M(jìn)程并在終端中進(jìn)行重置。

使用 Django 開發(fā)服務(wù)器：

它默認(rèn)是多線程的，所以要么確保你不會(huì)多次點(diǎn)擊視圖代碼，要么使用 --nothreading。
當(dāng)心自動(dòng)重新加載，如果你在啟動(dòng)時(shí)仍然處于 IPython 提示符中，它會(huì)搞砸你。要么使用 --noreload 要么確保在執(zhí)行任何會(huì)觸發(fā)重新加載的操作之前干凈地退出 IPython。

當(dāng)心捕獲標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出的環(huán)境，這會(huì)破壞這種功能。

pytest 默認(rèn)捕獲標(biāo)準(zhǔn)輸入并破壞一些事物。您可以使用 -s 將其關(guān)閉。此外，如果您使用的是 pytest-xdist，您應(yīng)該記得使用 -n0 來關(guān)閉多個(gè)進(jìn)程。

使用 IPython.embed() 時(shí)，由于 Python 的限制，存在一個(gè)煩人的錯(cuò)誤，涉及閉包和未定義的名稱。它經(jīng)常在使用生成器表達(dá)式時(shí)出現(xiàn)，但在其他時(shí)候也是如此。它通?？梢酝ㄟ^以下方式解決：