🕵️‍♂️ Trace d’exécution

Trace

Lorsqu'on a un morceau de code, on peut souhaiter savoir dans quel ordre les instructions sont exécutées.
On veut spécifier précisément :

• Quelles lignes de code s'exécutent dans quel ordre.
• Les effets de chaque ligne de code :
  • quelles variables sont créées/modifiées,
  • quelles valeurs elles contiennent,
  • ce qui est affiché (si on a des print).
• La portée des variables.
• Si on a des fonctions :
  • la pile d'appels (quelles fonctions sont en cours d'exécution),
  • quelle fonction est appelée,
  • quelle valeur elle retourne (si elle en retourne une).

👉 Vous pouvez imprimer ce tableau de trace d'exécution pour pratiquer vos traces à la main.

Exemple simple

Code

Si on a le code suivant :

a = 3 + 4
b = a * 2
print(f'salut {b}')

Trace

On aura la trace suivante :

# ligne	a	b	affichage
1	7
2	7	14
3	7	14	salut 14

Dans le cas d'une séquence d'instructions, on peut voir que les instructions sont exécutées dans l'ordre de lecture du code. Simple!

Avec fonction

Code

Si on a le code suivant :

def carre(n):
    return n * n

def affiche_resultat():
    a = 2
    b = 3
    total = carre(a) + carre(b)
    print(f'La somme des carrés est : {total}')

z = 42
affiche_resultat()

Trace

On aura la trace suivante :

	portée globale	portée de affiche_resultat			portée de carre
#ligne	z	a	b	total	n	affichage	pile d'appels	fonction appelée	valeur retournée
10	42
11	42							affiche_resultat()
5	42	2					affiche_resultat
6	42	2	3				affiche_resultat
7	42	2	3				affiche_resultat	carre(2)
2	42				2		carre affiche_resultat		4
7	42	2	3				affiche_resultat	carre(3)
2	42				3		carre affiche_resultat		9
7	42	2	3	13			affiche_resultat
8	42	2	3	13		La somme des carrés est : 13	affiche_resultat

Explications

Portée des variables

On indique la portée des variables en les regroupant par portée (première ligne).
Ici, on a la portée globale (variables définies en dehors de toute fonction), la portée de affiche_resultat et la portée de carre.

On remarque que la variable n n'existe que dans la portée de la fonction carre, et que les variables a, b et total n'existent que dans la portée de la fonction affiche_resultat.

La variable z est dans la portée globale, c'est pourquoi elle est visible dans toute la trace.

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Fonction appelée et valeur retournée

On indique aussi la fonction appelée (avant son exécution) et la valeur qu'elle retourne (après son exécution) (dernières colonnes).

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Pile d'appels

On indique aussi la pile d'appels, c'est-à-dire les fonctions en cours d'exécution (3e colonne à partir de la droite).

Ce genre de code fait souvent appel à plusieurs appels de fonctions imbriqués.
On peut donc visualiser la pile d'appels comme un empilement temporaire où chaque appel s’ajoute en haut de la pile, et disparaît dès qu’il est terminé.

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Voici maintenant un petit exemple qui démontre l'importantce de spécifier la portée des variables, où on a une variable x dans la portée globale et une autre variable nommée x dans la portée de la fonction ma_fonction.

Code

def ma_fonction(y):
    x = 3 + y
    print(f'dans ma_fonction, x vaut {x}')

x = 5
print(f'dans main, x vaut {x}')
ma_fonction(100)
print(f'dans main, x vaut toujours {x}')

Trace

	portée globale	portée de ma_fonction
#ligne	x	y	x	affichage	pile d'appels	fonction appelée	valeur retournée
5	5
6	5			dans main, x vaut 5
7	5					ma_fonction(100)
2	5	100	103		ma_fonction
3	5	100	103	dans ma_fonction, x vaut 103	ma_fonction
8	5			dans main, x vaut toujours 5

Portée des variables

On voit que la variable x dans la portée de ma_fonction n'a rien à voir avec la variable x dans la portée globale.
Cette dernière n'est pas modifiée par l'exécution de ma_fonction, malgré le fait qu'on ait une instruction x = 3 + y dans ma_fonction et que la variable globale x soit aussi accessible dans ma_fonction (car elle est globale).
La raison est que l'instruction x = 3 + y crée une nouvelle variable x dans la portée de ma_fonction, qui masque la variable globale x.
Si on voulait modifier la variable globale x dans ma_fonction, il faudrait utiliser le mot-clé global (ce qui est déconseillé en général).

Avec condition

• Certaines lignes ne s'exécutent pas, c'est le principe de la condition!
• On indique les lignes qui testent une condition : if, elif, match, case (mais pas else).

Code

Si on a le code suivant :

a = 42
if a > 100:
    print('a est grand')
elif a > 10:
    print('a est moyen')
elif a > 1:
    print('a est petit')
else:
    print('a est très petit')

print('a est nul') if a == 0 else print('fin')

Trace

On aura la trace suivante :

	portée globale
#ligne	a	affichage	pile d'appels	fonction appelée	valeur retournée
1	42
2	42
4	42
5	42	a est moyen
11	42	fin

Code

Si on a le code suivant :

a = 42
match a:
    case 6:
        print('a est égal à 6')
    case 7:
        print('a est égal à 7')
    case 42:
        print('a est égal à 42')
    case 420:
        print('a est égal à 42')
    case _:
        print("a n'est pas 6, 7 ou 42")

Trace

On aura la trace suivante :

	portée globale
#ligne	a	affichage	pile d'appels	fonction appelée	valeur retournée
1	42
2	42
3	42
5	42
7	42
8	42	a est égal à 42

Avec boucle

• Certaines lignes s'exécutent plusieurs fois, c'est le principe de la boucle!
• On indique les lignes qui testent une condition (while et for).

Code

Si on a le code suivant :

i = 0
while i < 2:
    print(f'i vaut {i}')
    i = i + 1

Trace

On aura la trace suivante :

	portée globale
#ligne	i	affichage	pile d'appels	fonction appelée	valeur retournée
1	0
2	0
3	0	i vaut 0
4	1
2	1
3	1	i vaut 1
4	2
2	2

Code

Si on a le code suivant :

for j in range(2):
    print(f'j vaut {j}')

Trace

On aura la trace suivante :

	portée globale
#ligne	j	affichage	pile d'appels	fonction appelée	valeur retournée
1	0
2	0	j vaut 0
1	1
2	1	j vaut 1
1	2

Valider une trace

Afin de valider une trace :

1. Placer un point d'arrêt sur la première ligne qui s'exécute.
2. Lancer l'exécution en mode débogage.
3. Sauter de ligne en ligne pour voir si la trace est correcte.

Si on se rend à la fin de l'exécution et que toutes tes valeurs étaient bonnes, on a bien compris ce que fait le code.