Depuradores, breakpoints y observación de estado

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Punto profesional y fundamento pedagógico

Punto profesional. La clase existe para observar ejecución con breakpoints, frames y variables sin confundir observación con ausencia de perturbación.

Por qué aparece aquí. Se sitúa después de Editores, IDE y servidores de lenguaje y antes de Profilers de CPU, memoria, I/O y red: convierte el conocimiento anterior en una decisión observable que la clase siguiente podrá reutilizar. La continuidad se comprueba en el artefacto, no por compartir vocabulario.

Error conceptual que debe corregir. Cambiar estado desde el depurador y tratar la corrida como equivalente.

Secuencia de aprendizaje. Antes de leer la solución, el estudiante predice el resultado del caso normal y del error conceptual anterior. Luego explica un caso resuelto paso a paso, construye un contraejemplo que cambie la decisión y, sin consultar el texto, reconstruye el mecanismo y lo aplica a una entrada nueva. La secuencia usa predicción, explicación propia, contraste y recuperación. ICAP distingue participación de construcción de conocimiento; How People Learn II exige conectar conocimiento previo, contexto y transferencia; la práctica de recuperación respalda producir de nuevo la explicación tras una demora; y Education for Life and Work exige devolución que explique la causa del error.

Evidencia de aprendizaje. Debug-session.md con hipótesis, breakpoint, stack, variable y efecto observado. Debe contener predicción previa, observación, explicación causal, contraejemplo, criterio de aceptación y una nota de qué dato haría cambiar la conclusión.

Límite de la conclusión. El depurador puede alterar temporización y comportamiento concurrente.

Trazabilidad fuente → afirmación

Antes de empezar

Esta clase continúa el entorno reproducible de diagnóstico de la Parte 08. Recupera la evidencia de la clase anterior, añade una decisión propia de Depuradores, breakpoints y observación de estado y deja un artefacto que la clase siguiente deberá consumir. La pregunta activa es: ¿Dónde detener la ejecución para observar la primera divergencia y no solo el síntoma final?

Prerrequisitos

• Haber completado la clase anterior o reconstruir su contrato y evidencia.
• Python 3.11 o posterior, terminal, editor y Git; un segundo runtime es opcional y debe declararse.
• Trabajar con fixtures sintéticos: ninguna observación necesita datos de una persona o sistema real.

Problema auténtico

El orden incorrecto de la biblioteca de estructuras y algoritmos se manifiesta al final. Un breakpoint en la salida muestra datos ya corrompidos; se necesita ubicar la transición donde dos ejecuciones sanas dejan de coincidir.

Objetivos observables

Al terminar podrás explicar los cinco mecanismos de esta clase, predecir su comportamiento antes de ejecutar, construir un caso normal y uno límite, diagnosticar el fallo controlado, comparar una alternativa y entregar evidencia que otra persona pueda reproducir.

Mapa conceptual

flowchart LR
    N1[Debugger, adapter / runtime] --> N2[Breakpoint / condición] --> N3[Stack frame / alcance] --> N4[Step, continue / watch] --> N5[Heisenbug / costo de pausa]
    N5 -->|fallo o cambio| N1

El mapa se lee como una cadena de razonamiento, no como fases obligatorias del runtime. La flecha de retorno indica que un fallo o cambio de requisito obliga a revisar el modelo inicial; no autoriza a parchear solo la última salida.

Temas y por qué importan

Conceptos y decisiones

1. Debugger, adapter y runtime

La UI habla con un adaptador mediante DAP y este traduce al debugger o runtime. Capacidades como breakpoints condicionales o procesos múltiples se negocian. Que la UI muestre un control no implica que el adaptador lo implemente.

2. Breakpoint y condición

Un breakpoint pausa antes o después de una ubicación según runtime y mapeo de fuente. La condición reduce ruido, pero evaluar expresiones puede tener efectos o costo. Se elige una condición basada en identidad del caso, no en una línea que cambia con refactors.

3. Stack frame y alcance

Cada frame conserva posición, argumentos, locales y enlace al anterior. Inspeccionar la pila reconstruye cómo se llegó, pero variables optimizadas o asincronía pueden no corresponder a una secuencia intuitiva. La evidencia registra frame y evento correlacionado.

4. Step, continue y watch

Step into sigue llamadas, over ejecuta la llamada y out termina el frame. Watch reevalúa expresiones al pausar. Avanzar sin hipótesis produce una película larga; el entorno reproducible de diagnóstico marca el estado esperado y busca la primera transición que lo viola.

5. Heisenbug y costo de pausa

Detener cambia temporización, locks y timeouts. Un fallo concurrente puede desaparecer. Logpoints, trazas o grabación pueden preservar mejor el fenómeno, aunque también instrumentan. Se declara qué observación pudo alterar el sistema.

Definiciones de trabajo

• debugger, adapter y runtime: la ui habla con un adaptador mediante dap y este traduce al debugger o runtime.
• breakpoint y condición: un breakpoint pausa antes o después de una ubicación según runtime y mapeo de fuente.
• stack frame y alcance: cada frame conserva posición, argumentos, locales y enlace al anterior.
• step, continue y watch: step into sigue llamadas, over ejecuta la llamada y out termina el frame.
• heisenbug y costo de pausa: detener cambia temporización, locks y timeouts.

Las definiciones son operativas para el entorno reproducible de diagnóstico. No convierten términos con historia más amplia en sinónimos y deben contrastarse con la documentación primaria enlazada al final.

Ejemplo mínimo

# En pdb
python -m pdb -m unittest tests.test_priority.PriorityTests.test_equal_priority
# Comandos: break, condition, continue, where, p variable, next

Antes de ejecutar, predice estado, resultado y error. Después registra versión, comando y salida. Si el fragmento es pseudocódigo o pertenece a otro lenguaje, etiquétalo como tal y no afirmes que fue ejecutado.

Ejemplo profesional

En el entorno reproducible de diagnóstico, una investigación conserva síntoma, entorno, reproducción, hipótesis, observaciones, causa, corrección y regresión. La implementación de esta clase debe conservar ese contrato aunque cambie la forma interna. El caso profesional no pregunta únicamente si produce una salida: pregunta quién puede producirla, qué estado observa, cómo falla y qué rastro permite disputar una decisión incorrecta.

Compara el caso normal con autorización falsa, evidencia incompleta, empate y repetición. Un mecanismo es apropiado cuando esas diferencias quedan visibles y localizadas; es peligroso cuando dependen de orden accidental, estado oculto o una convención que el consumidor no puede conocer.

Práctica guiada

1. Copia el contrato de entrada y salida antes de escribir implementación.
2. Predice el caso normal y un límite; identifica la invariante que no puede romperse.
3. Implementa la versión mínima sin I/O dentro del núcleo.
4. Ejecuta el caso y conserva comando, versión y salida bajo evidence/.
5. Introduce el fallo controlado, reduce la reproducción y formula dos hipótesis rivales.
6. Corrige la causa, añade regresión y ejecuta el conjunto completo.
7. Compara con otro paradigma o lenguaje indicando qué semántica se preserva.

Ejercicios

1. Lectura: dibuja una traza de cinco pasos y marca dónde cambia estado o control.
2. Construcción: añade una observación que refute una hipótesis sin cambiar simultáneamente el sistema.
3. Frontera: cubre vacío, empate, no autorizado e inválido con resultados distintos.
4. Contraste: reescribe una pieza con otro modelo y explica una mejora y una pérdida.

Reto verificable

Entrega implementación, fixtures, pruebas y un informe corto. Se aprueba si otra persona ejecuta desde checkout limpio, obtiene los mismos resultados y puede relacionar cada rama o transformación con una regla del dominio. No se aprueba por cantidad de archivos ni por usar la sintaxis característica del paradigma.

Caso conductor

El entorno reproducible de diagnóstico parte de una inversión de empates en la biblioteca de estructuras y algoritmos, captura versión y entrada mínima, compara un entorno sano con uno afectado y conserva la primera divergencia observable. Cambia después una sola regla o condición y revisa qué archivos, pruebas y trazas debieron modificarse. Esa superficie de cambio alimenta el proyecto final de la parte.

Preguntas frecuentes

¿Una técnica o herramienta determina toda la arquitectura?

No. Puede organizar un núcleo o una frontera sin dominar el sistema completo. Combinar técnicas es válido si las fronteras preservan identidad, orden, errores y evidencia.

¿Más automatización o menos líneas significan una solución mejor?

No. La brevedad puede quitar duplicación o esconder decisiones. Se evalúan semántica, diagnóstico, costo de cambio y adecuación a la carga.

¿Debo instalar todas las herramientas mencionadas?

No. Instala solo lo necesario para la práctica elegida. Registra versión y comandos; si solo analizas una notación o salida, decláralo como análisis no ejecutado.

Fallo controlado y diagnóstico

Añade un breakpoint dentro de una sección con timeout y el fallo desaparece. Cambia a logpoint con contador/ID o una aserción de primera divergencia y compara sin pausa.

Registra síntoma, entrada mínima, hipótesis, observación que descarta cada hipótesis, causa, corrección y prueba de regresión. No cambies simultáneamente implementación, fixture y expectativa.

Errores comunes y cómo corregirlos

Entorno y archivos clave

work/SE-098/
├── README.md
├── diagnostic_environment/
│   ├── domain.py
│   └── se_098.py
├── fixtures/cases.json
├── tests/test_se_098.py
└── evidence/diagnosis.md

El README declara plataforma, runtimes, comandos, limpieza y límites. Evita dependencias externas cuando la biblioteca estándar permita observar el mecanismo; si agregas una, fija procedencia y versión.

Seguridad, ética y accesibilidad

• la autorización forma parte del dominio y no se infiere por ausencia de rechazo;
• no uses eval, reglas descargadas ni serialización insegura;
• limita colas, recursión, tamaño de entrada y tiempo de evaluación;
• redacta trazas y conserva una explicación textual además de color o animación;
• una recomendación automatizada debe poder revisarse, impugnarse y corregirse;
• respeta licencias de ejemplos y atribuye adaptaciones.

Transferencia

Traslada un fixture al segundo modelo, herramienta, plataforma o lenguaje. Compara representación de ausencia, error, mutabilidad, orden y cancelación. La transferencia está lograda cuando el contrato se conserva y las diferencias están explicadas, no cuando la interfaz se parece.

Evaluación y evidencia

Fuentes

• Language Server Protocol 3.18 — Mensajes, capacidades y sincronización entre editor y servidor; autoridad: Microsoft.
• Debug Adapter Protocol — Breakpoints, frames, variables y negociación de capacidades; autoridad: Microsoft.
• Python Debugging and Profiling — Pdb, cprofile, timeit, tracemalloc y límites instrumentales; autoridad: Python Software Foundation.
• Python venv — Aislamiento de intérprete, scripts y entorno virtual; autoridad: Python Software Foundation.
• Development Container Specification — Configuración reproducible de herramientas y ciclo de vida del contenedor; autoridad: Dev Container Specification maintainers.
• Web Content Accessibility Guidelines 2.2 — Percepción, operación por teclado y reducción de barreras en interfaces; autoridad: W3C.

Cada fuente respalda el mecanismo indicado; ninguna demuestra que la implementación del entorno reproducible de diagnóstico sea correcta. Esa afirmación depende de fixtures, pruebas, trazas y revisión reproducible.

Límites y siguiente paso

El debugger explica una ejecución, no dónde se consume tiempo o memoria en una carga. La siguiente clase usa perfiles dirigidos por pregunta.

Glosario

• debugger, adapter y runtime: la ui habla con un adaptador mediante dap y este traduce al debugger o runtime.
• breakpoint y condición: un breakpoint pausa antes o después de una ubicación según runtime y mapeo de fuente.
• stack frame y alcance: cada frame conserva posición, argumentos, locales y enlace al anterior.
• step, continue y watch: step into sigue llamadas, over ejecuta la llamada y out termina el frame.
• heisenbug y costo de pausa: detener cambia temporización, locks y timeouts.

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