CircuitPython如何实现类似python -i的崩溃后保留变量进REPL

CircuitPython默认的执行逻辑和桌面CPython有本质区别：主脚本（code.py，部分老版本固件下为main.py）是在独立的临时命名空间内执行的，无论脚本正常运行结束还是抛异常崩溃，解释器都会在流程完成后主动回收这个临时命名空间的全部内存，因此即使按提示按键进入REPL，也无法回溯到脚本运行时定义的变量、函数。

下面是几个和桌面端python -i调试效果等价的实现方法，按易用性排序：

方法1：零侵入手动交互加载脚本（适合临时调试） #

不需要修改原有代码逻辑，利用CircuitPython REPL本身的全局上下文执行脚本即可实现等价的交互调试效果：

• 上电启动时，在崩溃提示弹出前按任意键跳过主脚本的自动执行，直接进入原生REPL
• 在REPL中执行以下命令加载你的业务脚本：

  exec(open('code.py').read(), globals())
  

这种加载方式的执行上下文和REPL自身的全局域完全共用，脚本中定义的所有变量、函数都会直接存到REPL的可访问作用域中，哪怕脚本中途崩溃抛出异常，也不会触发临时命名空间回收，你可以直接在REPL中调用之前定义的变量、函数排查问题，效果和桌面端python -i code.py完全一致。

方法2：脚本内托管调试上下文（适合自动化触发调试） #

如果希望脚本崩溃后自动保留上下文、不需要提前按键跳过启动，可以在业务代码外层套一层上下文托管逻辑，把脚本的全局命名空间挂到常驻内存的内置模块上，避免被GC回收：

• 在主脚本的最外层全局作用域添加以下逻辑：

  import builtins
  import traceback
  
  # 把当前脚本的全局命名空间挂到内置模块，避免崩溃后被回收
  builtins.debug_context = globals()
  
  try:
      # ————————————————
      # 原有全部业务代码都放在这个try块内
      # ————————————————
      sensor_reading = 4095
      def calculate_avg(buf):
          return sum(buf) / len(buf)
      # 模拟触发崩溃的逻辑
      1 / 0
      # ————————————————
      # 原有代码结束
      # ————————————————
  except Exception as err:
      # 打印完整崩溃栈
      traceback.print_exception(err)
      print("\n调试入口：输入 debug_context 即可访问所有运行时变量/函数")
      # 主动触发中断进入REPL
      raise KeyboardInterrupt
  

• 脚本崩溃进入REPL后，无需额外记忆变量名，直接访问debug_context这个字典即可拿到所有运行时的变量、函数引用。如果觉得每次写字典访问麻烦，进REPL后可以先执行ctx = debug_context，后续直接通过ctx['sensor_reading']、ctx['calculate_avg']的方式调用，和在脚本内部访问的体验完全一致。

关键注意事项 #

• 这种把上下文挂到builtins的方式会强制让GC保留相关变量的内存引用，调试完成后记得删除对应的托管代码，避免长期运行造成内存泄漏。
• 不要依赖CircuitPython默认的崩溃提示按键进入REPL获取上下文：这个提示弹出时，解释器已经完成了临时命名空间的内存回收，原变量引用已经被完全释放，无论怎么操作都无法从默认流程中拿到之前的上下文。
• 如果调试时需要快速定位问题，也可以在崩溃前手动把重点排查变量单独存到builtins下，减少上下文遍历的工作量。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jadsq