19.5.3 跟踪调试

R和RStudio提供了很好的跟踪运行程序的能力。

R的browser()命令可以用在程序中，

命令进入跟踪调试；

RStudio的源文件显示界面可以用鼠标点击定义跟踪调试位置。

函数定义一般都包含多行，所以一般不在命令行定义函数，

而是把函数定义以及较长的程序写在源程序文件中，

用source命令运行。

用source命令调入运行的程序与在命令行运行的效果基本相同，

这样定义的变量也是全局变量。

考虑如下函数定义:

f

for(i in 1:n){

s

}

}

这个函数定义有许多问题。

用一个测试输入调用f，发现有错误:

print(f(1:5))

## Error in 1:n : NA/NaN参数

简单的函数可以直接仔细检查发现错误，

用cat, print等输出中间结果查找错误。

R提供了一个browser()函数，

在程序中插入对browser()函数的调用，

可以进入跟踪调试状态，

可以实时地查看甚至修改运行时变量的值。

在RStudio的编辑窗口中打开.R源程序文件，

在某一程序行行号左端的空白处用鼠标单击，

就可以设定某一行为端点，

在用source命令运行到该处时就可以进入跟踪调试状态。

加入browser()命令后的程序如：

f

browser()

for(i in 1:n){

s

}

}

程序运行遇到browser()函数或设定的断点时程序进入跟踪调试状态，

命令行的提示符变成“Browse[1]>”。

这个命令行的环境一般不再是全局环境，

而是断点所在的函数的运行环境，

可以看到函数的局部变量。

可以在调试环境中用命令去查看当前定义的变量值、逐个命令地运行，

但是用RStudio则可以更方便地执行这些操作。

在调试命令行，可以使用如下命令：

输入变量名查看变量值；

用n命令或者换行键逐句运行；

用s命令跟踪进调用的函数内部逐句运行；

用f命令快速执行到循环末尾或者函数末尾；

用c命令恢复正常运行，不再跟踪；

用Q命令强行终止程序运行。

进入调试状态后，

RStudio界面提供了相应的支持。

这时RStudio的命令行窗格(Console)将会显示用于控制运行的图标，

包括执行下一语句(Next)、跟踪进入要调用的函数运行(Step into)、执行到函数末尾或者循环末尾(Finish)、不再跟踪继续正常运行(Continue)、终止运行(Stop)。

同时，

在RStudio的Environment窗格中会显示当前执行的命令所在的运行环境的内容，

包括函数内的局部变量；

如果点击其中的下拉菜单还可以显示函数的各层父环境。

在同一窗格中还会显示向后追踪(Traceback)，

即函数是如何被调用的。

为调试如上函数f的程序，

在定义中插入对browser()的调用如:

f

browser()

for(i in 1:n){

s

}

}

当在RStudio中调试运行时，

程序编辑窗口将显示当前要运行的程序行，

用命令行窗口(Console)的Next快捷图标可以运行到下一行。

命令行的显示如：

> print(f(1:5))

Called from: eval(expr, p)

Browse[1]> n

debug在D:/disk/projects/Rbookweb/tmp2.R#2: for (i in 1:n) {

s

}

Browse[2]>

继续用“Next”图标运行，命令行结果如：

Browse[2]> n

Error in 1:n : NA/NaN参数

发现是在for(i in 1:n)行遇到未定义的变量n。

在源文件中把出错行改为for(i in 1:length(x))，

再次运行,

发现在运行s

遇到“错误: 找不到对象’s’”。

这是忘记初始化引起的。

在for语句前添加s

f

browser()

s

for(i in 1:length(x)){

s

}

}

再次运行，

在跟踪到循环时，

为了避免繁琐的跟踪过程，

可以用“执行到函数末尾或者循环末尾”快捷图标或命令行的f命令，

或者“Continue”快捷图标或命令行的c命令。

程序不显示错误但是也没有显示结果为NULL而不是我们期望得输入元素之和。

检查可以看出错误是忘记把函数返回值写在函数定义最后。

在函数定义最后添加s一行，

再次运行，程序结果与手工验算结果一致。

函数变成

f

browser()

n

s

for(i in 1:n){

s

}

s

}

自定义函数应该用各种不同输入测试其正确性和稳定性。

比如，上面的函数当自变量x为零长度向量时应该返回0才合适，

但是上面的写法会返回一个numeric(0)结果，

这个结果表示长度为零的向量：

f(numeric(0))

## Called from: f(numeric(0))

## Browse[1]> c

## numeric(0)

程序输入了零长度自变量，

我们期望其输出为零而不是numeric(0)。

在自变量x为零长度时，

函数中for(i in 1:length(x)应该一次都不进入循环，

跟踪运行可以发现实际对i=1和i=0共运行了两轮循环。

把这里的1:length(x)改成seq_along(x)解决了问题，

seq_along(x)生成x的下标序列，

如果x是零长度的则下标序列为零长度向量。

函数不需要修改后，

可以把对browser()的调用删除或注释掉，

在RStudio中关闭断点。

函数最终修改为：

f

s

for(i in seq_along(x)){

s

}

s

}

这里只是用这个简单函数演示如何调试程序，

求向量元素和这个问题本身是不需要我们去定义新函数的，

sum函数本来就是完成这样的功能。

实际上，许多我们认为需要自己编写程序做的事情，

在R网站都能找到别人已经完成的扩展包。