except 子句中的断点无权访问绑定异常

Question

考虑以下示例：

try:
    raise ValueError('test')
except ValueError as err:
    breakpoint()  # at this point in the debugger, name 'err' is not defined

这里，输入breakpoint后，调试器无法访问绑定到err的异常实例：

$ python test.py 
--Return--
> test.py(4)<module>()->None
-> breakpoint()
(Pdb) p err
*** NameError: name 'err' is not defined

为什么会这样？如何访问异常实例？目前我正在使用以下解决方法，但感觉很尴尬：

try:
    raise ValueError('test')
except ValueError as err:
    def _tmp():
        breakpoint()
    _tmp()
    # (lambda: breakpoint())()  # or this one alternatively

有趣的是，使用这个版本，我还可以在调试器中向上移动一帧时访问绑定异常err：

$ python test.py 
--Return--
> test.py(5)_tmp()->None
-> breakpoint()
(Pdb) up
> test.py(6)<module>()
-> _tmp()
(Pdb) p err
ValueError('test')

通过dis反汇编

在下面我比较了两个版本，一个直接使用breakpoint，另一个将它包装在自定义函数_breakpoint中：

def _breakpoint():
    breakpoint()

try:
    raise ValueError('test')
except ValueError as err:
    breakpoint()   # version (a), cannot refer to 'err'
    # _breakpoint()  # version (b), can refer to 'err'

dis 的输出类似，当然除了一些内存位置和函数名称：

所以它必须是允许pdb 引用绑定异常实例的附加堆栈帧。但是不清楚为什么会出现这种情况，因为在 except 块内任何东西都可以引用绑定的异常实例。

Answer 1

如何访问异常实例？

嗯，这是最简单的部分。在使用breakpoint() 时，我总是只复制err 变量；

try:
    raise ValueError('foo')
except Exception as err:
    e = err
    breakpoint()

产生

PS C:\tmp> python .\test_exc.py
Python 3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 22:20:52) [MSC v.1916 32 bit (Intel)]
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 7.2.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]: e
Out[1]: ValueError('foo')

（我使用IPython.embed() 而不是pdb.set_trace() 作为我的PYTHONBREAKPOINT）

为什么会这样？

也许看看try statement documentation 会有所帮助。它说：

当一个异常被指定为目标时，它会在 except 子句的结尾。这好像

except E as N:
    foo 

被翻译成

except E as N:
    try:
        foo
    finally:
        del N

这意味着必须将异常分配给不同的名称 能够在 except 子句之后引用它。异常被清除 因为带有附加到它们的回溯，它们形成了参考 与堆栈帧循环，使该帧中的所有本地人保持活动状态 直到下一次垃圾回收发生。

现在，显然，如果pdb.set_trace()（或IPython.embed()）位于except块的最后一行，它将退出异常块并执行隐含的finally套件。

Answer 2

breakpoint() 不是断点，因为它会在此函数调用的确切位置停止执行。相反，它是import pdb; pdb.set_trace() 的简写，它将在next 行代码处停止执行（它在幕后调用sys.settrace）。由于except 块内没有更多代码，执行将在该块退出后停止，因此名称err 已被删除。通过在except 块之后添加一行代码可以更清楚地看到这一点：

try:
    raise ValueError('test')
except ValueError as err:
    breakpoint()
print()

给出以下内容：

$ python test.py 
> test.py(5)<module>()
-> print()

这意味着解释器即将执行第 5 行中的 print() 语句，并且它已经执行了它之前的所有内容（包括删除名称 err）。

当使用另一个函数来包装breakpoint() 时，解释器将在该函数的return 事件处停止执行，因此except 块尚未退出（并且err 仍然可用）：

$ python test.py 
--Return--
> test.py(5)<lambda>()->None
-> (lambda: breakpoint())()

except 块的退出也可以通过在 breakpoint() 之后添加额外的 pass 语句来延迟：

try:
    raise ValueError('test')
except ValueError as err:
    breakpoint()
    pass

导致：

$ python test.py 
> test.py(5)<module>()
-> pass
(Pdb) p err
ValueError('test')

注意pass必须单独一行，否则会被跳过：

$ python test.py 
--Return--
> test.py(4)<module>()->None
-> breakpoint(); pass
(Pdb) p err
*** NameError: name 'err' is not defined

注意--Return--，这意味着解释器已经到达模块的末尾。

Answer 3

这是一个很好的问题！

当发生奇怪的事情时，我总是反汇编 Python 代码并查看字节码。

这可以通过标准库中的dis 模块来完成。

这里有一个问题，当代码中有断点时我无法反汇编代码:-)

所以，我稍微修改了代码，并设置了一个标记变量abc = 10 以显示except 语句之后发生的情况。

这是我修改后的代码，我保存为main.py。

try:
    raise ValueError('test')
except ValueError as err:
    abc = 10

当你反汇编代码时...

❯ python -m dis main.py 
  1           0 SETUP_FINALLY           12 (to 14)

  2           2 LOAD_NAME                0 (ValueError)
              4 LOAD_CONST               0 ('test')
              6 CALL_FUNCTION            1
              8 RAISE_VARARGS            1
             10 POP_BLOCK
             12 JUMP_FORWARD            38 (to 52)

  3     >>   14 DUP_TOP
             16 LOAD_NAME                0 (ValueError)
             18 COMPARE_OP              10 (exception match)
             20 POP_JUMP_IF_FALSE       50
             22 POP_TOP
             24 STORE_NAME               1 (err)
             26 POP_TOP
             28 SETUP_FINALLY            8 (to 38)

  4          30 LOAD_CONST               1 (10)
             32 STORE_NAME               2 (abc)
             34 POP_BLOCK
             36 BEGIN_FINALLY
        >>   38 LOAD_CONST               2 (None)
             40 STORE_NAME               1 (err)
             42 DELETE_NAME              1 (err)
             44 END_FINALLY
             46 POP_EXCEPT
             48 JUMP_FORWARD             2 (to 52)
        >>   50 END_FINALLY
        >>   52 LOAD_CONST               2 (None)
             54 RETURN_VALUE

你会感觉到发生了什么。

您可以在优秀的文档或 本周 Python 模块网站上阅读更多关于 dis 模块的信息：

https://docs.python.org/3/library/dis.html https://docs.python.org/3/library/dis.html

当然，这不是一个完美的答案。实际上，我必须自己坐下来阅读文档。我很惊讶 SETUP_FINALLY 在处理 except 块中的变量 abc 之前被调用。另外，我不确定POP_TOP 的效果是什么 - 在存储err 名称后立即执行。

P.S.：很好的问题！我对结果如何感到非常兴奋。