R语言-调试代码

今天药忘吃喽~ 2022-06-11 09:28 642阅读 0赞

和其他语言一样你自然可以通过print一些参数之类的方法进行debug,但是R或RStudio提供的一些代码调试工具还是能为你提供一些有用的尝试。  
这些工具包括：traceback、browser、debug、debugonce、trace和recover函数。

一般debug包括两个步骤，首先是定位代码错误发生的位置，然后是找出代码发生错误的原因并解决

其中第一步可以借助traceback函数来完成

### **traceback** ###

traceback函数可以帮助你精确定位错误。很多R函数之间都会存在互相调用的情况，如何确定出错的函数往往是个难题。

first<-function()second()
    second<-function()third()
    third<-function()fourth()
    fourth<-function()fifth()
    fifth<-function()bug()

上述函数都在调用下一个函数（除了最后一个函数）  
由于bug函数不存在，运行first()将会报错  
`Error in bug() : could not find function "bug"`

这里由于函数关系简单我们很容易就知道了错误的原因，但很多时候你根本不知道出错的函数是什么地方为什么被调用的，此时traceback()可以看到出错之前R函数调用的路径，并返回一个调用栈(call stack),即调用函数的有序列表。

> traceback()
    5: fifth() at #1
    4: fourth() at #1
    3: third() at #1
    2: second() at #1
    1: first()

一般来说，越靠近上层的函数出错的可能性越大，当然这不是绝对的，比如有可能是fourth函数错误的使用了fifth函数才导致最终的报错。  
而且这个调用栈可以展示函数运行的过程，你可以检查一下这和你的逻辑是否有冲突。  
这个工作在RStudio中显得更简单，每当程序报错RStudio都会出现下面的一个灰色方框：  
![这里写图片描述][SouthEast]  
选择第一个Show Traceback选项即可查看调用栈信息，而且会一直对应该错误，而不会想直接调用traceback函数一样显示最近出错代码的信息。  
![这里写图片描述][SouthEast 1]

当你已经找到错误的函数，接下来就该使用browser函数检查一下这个函数的具体运行细节了

### **browser** ###

利用browser函数可以让R在运行过程中暂停，使你得以在命令行中键入命令。此时，你的任何命令的活动环境已经不再是全局环境，而改为了处于暂停状态下的函数的运行环境，因此你可以直接查看函数体内部的各种对象取值，并在同一环境下运行一些测试代码。  
要是用browser只需将browser()放入所需的函数体中，并将该函数保存即可，下次运行时便会在browser()处停下来。

> browser_test<-function(){
    +   t1<-1
    +   browser()
    +   t2<-2
    + }
    > browser_test()
    Called from: browser_test()
    Browse[1]> print(t1)  #命令提示符变为Browse[1]>
    [1] 1

此时，我们处于一个新的R模式，浏览器模式(browser mode)。  
在RStudio的右上角可以跟直观地查看当前环境中的对象，左上角则会突出browser()所暂停的代码行  
![这里写图片描述][SouthEast 2]  
之后你可以利用提示符窗口上方的导航按钮实现下一步操作：  
第一个按钮是Next(下一步) 用来运行函数的下一行代码  
第二个按钮是Continue(继续) 用来运行函数剩余的所有代码，完成之后退出浏览器模式  
第三个按钮是Stop(停止) 他会立刻中断并退出浏览器模式，不运行任何代码  
![这里写图片描述][SouthEast 3]  
这些按钮的功能也可以通过在浏览器模式的提示符窗口中键入n、c、Q来分别实现。那么问题出现了，如果想查看的对象名也是n、c或Q呢，该怎么办？此时直接键入这三个字母会优先处理三个按钮的功能。此时应使用get()函数查看对应对象，在浏览器模式下，cont是c的同义词，where会显示整个调用栈，因此查看以cont和where命名的对象也要使用get()函数。

### **断点** ###

R中的断点和绝大多数IDE中相似，都是在代码行号的左侧用鼠标单击一下出现一个红点，在R中即代表在该行代码前加了browser()函数。如果是空心红点则需要运行脚本面板右上方的Source按钮运行脚本，空心红点即会变为实心。当然如果你选中了Source on Save选项，那么每次保存时都会自动将文件source。  
![这里写图片描述][SouthEast 4]  
browser和断点是对自定义函数调试的好工具，那么如何对一个R中已存在的含数据进行调试呢？  
答案是debug函数！

### **debug** ###

debug函数用于在一个已存在的的函数的起始处“添加”一个browser()语句。此时，函数处于“调试模式”，每次只要一运行该函数都会进入浏览器模式，需要通过undebug函数将browser()从该函数中移出,isdebugged函数用于检查某个函数是否处于“调试”模式

> test<-function(){
    +   print("hello")
    + }
    + 
    #进入"调试"模式
    > debug(test)
    > isdebugged(test)
    [1] TRUE
    
    > test()
    debugging in: test()
    debug at #1: { 
        print("hello")
    }
    Browse[2]> Q
    
    #退出调试模式
    > undebug(test)
    > isdebugged(test)
    [1] FALSE
    > test()
    [1] "hello"

如果觉得这个过程很麻烦可以使用debugonce函数代替debug函数，这样只有第一次运行函数时会进入浏览器模式，当调试结束之后再次运行该函数便可以正常运行。  
RStudio中可以可视化实现这个功能，那就是程序报错之后灰色框的第二个选项：Return with Debug(以调试模式重新运行)，这可以实现debugonce的功能，使错误的命令进入一次“调试”模式。

### **trace** ###

trace可以在函数体的某一行添加某一R表达式，形如  
`trace("test",browser,at=4)`  
当你除了函数名不添加其他参数时，每次运行该函数都会在命令行中显示：`trace:<the function>`  
同理untrace()函数也能将函数从这个状态中释放出来。

> trace(print)
    > print(1)
    trace: print(1)
    [1] 1
    
    > untrace(print)
    > print(1)
    [1] 1

### **recover** ###

和browser()函数一样你可以将recover()函数放在任何你需要的地方，一旦R运行到recover函数时，它会暂停并显示当前的调用栈信息，而且你可以选择进入哪一个函数进入调试模式

> first()
    
    Enter a frame number, or 0 to exit   
    
    1: first()
    2: debug_test.R#3: second()
    3: #2: third()
    4: debug_test.R#5: fourth()
    5: debug_test.R#6: fifth()

注意这里的显示顺序和调用栈相反  
如果你觉得将recover()放入代码中很繁琐，可以将recover添加到R函数的全局选项中  
`options(error=recover)`  
这样一来任何错误都会执行recover()，知道关闭当前R会话，或者`options(error=NULL)`

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[SouthEast 1]: /images/20220611/2f9f9798ab6e40219b4e74cb92bf8563.png
[SouthEast 2]: /images/20220611/cfad589ed79c42a2813e5c18a1d24bfe.png
[SouthEast 3]: /images/20220611/119a7a50712b4137b72651c060b9031b.png
[SouthEast 4]: /images/20220611/84aa8e7e91d84010aa67e47e0e6005d6.png