Python 开发模式

3.7 新版功能.

开发模式下的 Python 加入了额外的运行时检查，由于开销太大，并非默认启用的。如果代码能够正确执行，默认的调试级别足矣，不应再提高了；仅当觉察到问题时再提升警告触发的级别。

使用 -X dev 命令行参数或将环境变量 PYTHONDEVMODE 置为 1 ，可以启用开发模式。

另请参考 Python debug build 。

Python 开发模式的效果

启用 Python 开发模式后的效果，与以下命令类似，不过还有下面的额外效果：

PYTHONMALLOC=debug PYTHONASYNCIODEBUG=1 python3 -W default -X faulthandler

Python 开发模式的效果：

• 加入 default warning filter 。下述警告信息将会显示出来：

  • DeprecationWarning

  • ImportWarning

  • PendingDeprecationWarning

  • ResourceWarning

  通常上述警告是由默认的 warning filters 负责处理的。

  效果类似于采用了 -W default 命令行参数。

  使用命令行参数 -W error 或将环境变量 PYTHONWARNINGS 设为 error，可将警告视为错误。

• 在内存分配程序中安装调试钩子，用以查看：

  • 缓冲区下溢

  • 缓冲区上溢

  • 内存分配 API 冲突

  • 不安全的 GIL 调用

  参见 C 函数 PyMem_SetupDebugHooks() 。

  效果如同将环境变量 PYTHONMALLOC 设为 debug。

  若要启用 Python 开发模式，却又不要在内存分配程序中安装调试钩子，请将 环境变量 PYTHONMALLOC 设为 default。

• 在启动 Python 时调用 faulthandler.enable() ，会安装 SIGSEGV 、 SIGFPE 、 SIGABRT 、 SIGBUS 和 SIGILL 信号的处理程序，以便在程序崩溃时将 Python 跟踪信息转储下来。

  其行为如同使用了 -X faulthandler 命令行选项或将 PYTHONFAULTHANDLER 环境变量设为 1。

• 启用 asyncio debug mode。比如 asyncio 会检查没有等待的协程并记录下来。

  效果如同将环境变量 PYTHONASYNCIODEBUG 设为 1。

• 检查字符串编码和解码函数的 encoding 和 errors 参数。例如： open() 、 str.encode() 和 bytes.decode()。

  为了获得最佳性能，默认只会在第一次编码/解码错误时才会检查 errors 参数，有时 encoding 参数为空字符串时还会被忽略。

• io.IOBase 的析构函数会记录 close() 触发的异常。

• 将 sys.flags 的 dev_mode 属性设为 True。

Python 开发模式下，默认不会启用 tracemalloc 模块，因为其性能和内存开销太大。启用 tracemalloc 模块后，能够提供有关错误来源的一些额外信息。例如，ResourceWarning 记录了资源分配的跟踪信息，而缓冲区溢出错误记录了内存块分配的跟踪信息。

Python 开发模式不会阻止命令行参数 -O 删除 assert 语句，也不会阻止将 __debug__ 设为 False。

Python 开发模式只能在 Python 启动时启用。其参数值可从 sys.flags.dev_mode 读取。

在 3.8 版更改: 现在， io.IOBase 的析构函数会记录 close() 触发的异常。

在 3.9 版更改: 现在，字符串编码和解码操作时会检查 encoding 和 errors 参数。

ResourceWarning 示例

以下示例将统计由命令行指定的文本文件的行数：

import sys
def main():
    fp = open(sys.argv[1])
    nlines = len(fp.readlines())
    print(nlines)
    # The file is closed implicitly
if __name__ == "__main__":
    main()

上述代码没有显式关闭文件。默认情况下，Python 不会触发任何警告。下面用 README.txt 文件测试下，有 269 行：

$ python3 script.py README.txt
269

启用 Python 开发模式后，则会显示一条 ResourceWarning 警告：

$ python3 -X dev script.py README.txt
269
script.py:10: ResourceWarning: unclosed file <_io.TextIOWrapper name='README.rst' mode='r' encoding='UTF-8'>
  main()
ResourceWarning: Enable tracemalloc to get the object allocation traceback

启用 tracemalloc 后，则还会显示打开文件的那行代码：

$ python3 -X dev -X tracemalloc=5 script.py README.rst
269
script.py:10: ResourceWarning: unclosed file <_io.TextIOWrapper name='README.rst' mode='r' encoding='UTF-8'>
  main()
Object allocated at (most recent call last):
  File "script.py", lineno 10
    main()
  File "script.py", lineno 4
    fp = open(sys.argv[1])

修正方案就是显式关闭文件。下面用上下文管理器作为示例：

def main():
    # Close the file explicitly when exiting the with block
    with open(sys.argv[1]) as fp:
        nlines = len(fp.readlines())
    print(nlines)

未能显式关闭资源，会让资源打开时长远超预期；在退出 Python 时可能会导致严重问题。这在 CPython 中比较糟糕，但在 PyPy 中会更糟。显式关闭资源能让应用程序更加稳定可靠。

文件描述符错误示例

显示自身的第一行代码：

import os
def main():
    fp = open(__file__)
    firstline = fp.readline()
    print(firstline.rstrip())
    os.close(fp.fileno())
    # The file is closed implicitly
main()

默认情况下，Python 不会触发任何警告：

$ python3 script.py
import os

在 Python 开发模式下，会在析构文件对象时显示 ResourceWarning 并记录 “Bad file descriptor” 错误。

$ python3 script.py
import os
script.py:10: ResourceWarning: unclosed file <_io.TextIOWrapper name='script.py' mode='r' encoding='UTF-8'>
  main()
ResourceWarning: Enable tracemalloc to get the object allocation traceback
Exception ignored in: <_io.TextIOWrapper name='script.py' mode='r' encoding='UTF-8'>
Traceback (most recent call last):
  File "script.py", line 10, in <module>
    main()
OSError: [Errno 9] Bad file descriptor

os.close(fp.fileno()) 会关闭文件描述符。当文件对象析构函数试图再次关闭文件描述符时会失败，并触发 Bad file descriptor 错误。每个文件描述符只允许关闭一次。在最坏的情况下，关闭两次会导致程序崩溃（示例可参见 bpo-18748 ）。

修正方案是删除 os.close(fp.fileno()) 这一行，或者打开文件时带上 closefd=False 参数。