发现问题
众所周知，设置 matplotlib 输出中文需要：
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] # 用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False # 用来正常显示负号
第一行是设置字体（推荐使用 .insert(0, fontname) 而非直接赋值）
第二行则是设置减号（- ）采用 ASCII 码查找字体，而非 unicode 编码。
但是，在使用过程中发生了错误。
复现错误：
# -*- coding: UTF-8 -*-
%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False
plt.figure(figsize=(18,9))
data = [0.001*(10**i) for i in range(4)]
bins = 10**(np.linspace(-3, 2))
plt.hist(data, bins = bins, label = 'test')
plt.xscale('log')
plt.ylabel('English test')
plt.title('汉字测试')
plt.show()
会发生这样的错误：
%pythonlib%\matplotlib\mathtext.py:849: MathTextWarning: Font 'default' does not have a glyph for '-' [U+2212]
MathTextWarning)
%pythonlib%\matplotlib\mathtext.py:850: MathTextWarning: Substituting with a dummy symbol.
warn("Substituting with a dummy symbol.", MathTextWarning)
我们可以认为是 ‘-’ 导致的出错。
通过在 github 上的 matplotlib 项目 查找，可以找到这个文件 matplotlib/examples/text_labels_and_annotations/unicode_minus.py ，通过看文件名，大致可知其为 unicode_minus 的示例文件。
内容如下：
"""
=============
Unicode minus
=============
By default, tick labels at negative values are rendered using a `Unicode
minus`__ (U+2212) rather than an ASCII hyphen (U+002D). This can be controlled
by setting :rc:`axes.unicode_minus`.
__ https://en.wikipedia.org/wiki/Plus_and_minus_signs#Character_codes
The replacement is performed at draw time of the tick labels (usually during a
`.pyplot.show()` or `.pyplot.savefig()` call). Therefore, all tick labels of
the figure follow the same setting and we cannot demonstrate both glyphs on
real tick labels of the same figure simultaneously.
Instead, this example simply showcases the difference between the two glyphs
in a magnified font.
"""
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure(figsize=(4, 2))
fig.text(.15, .6, "Unicode minus:", fontsize=20)
fig.text(.85, .6, "\N{MINUS SIGN}1", ha='right', fontsize=20)
fig.text(.15, .3, "ASCII hyphen:", fontsize=20)
fig.text(.85, .3, "-1", ha='right', fontsize=20)
plt.show()
可知，unicode_minus 设置为 False 时，理应不使用 U+2212 输出，而是使用 U+002D，然而上面的错误信息却试图输出 U+2212，我们可以认为是这个选项没有起到作用。
定位问题
通过注释，我们可以发现出现警告的原因是plt.xscale('log') 一行。
不妨在库源码中追溯来源。
import matplotlib.pyplot as plt
由此可知，错误是在 matplotlib.pyplot.xscale 调用时出现的。
追溯matplotlib.pyplot.xscale 可得：
def xscale(*args, **kwargs):
gca().set_xscale(*args, **kwargs)
首先判断 gca() 类型，由 print(gca().__module__) 输出 matplotlib.axes._subplots 。
打开对应模块，会发现找不到 gca() 的定义。
改为 print(type(gca())) ，输出<class 'matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot'> 。
虽然未能找到 AxesSubplot ，但是观察可得，AxesSubplot 应该是 matplotlib.axes._subplots.SubplotBase 的一个子类/别名。
然而，在该基类中未能找到对应的函数。
由于 python 具有反射机制，我们想当然地去matplotlib\axes\_base.py 中，在matplotlib.axes._base._AxesBase 内，可以找到
def set_xscale(self, value, **kwargs):
g = self.get_shared_x_axes()
for ax in g.get_siblings(self):
ax.xaxis._set_scale(value, **kwargs)
ax._update_transScale()
ax.stale = True
self.autoscale_view(scaley=False)
简单分析可知，我们出错的情况下， set_xscale 传入参数为 set_xscale(this, 'log') 。
也即通过该函数呈递给 ax.xaxis._set_scale(value, **kwargs) ，此时value = 'log', kwargs={} 。
在呈递前插入
print(type(ax.xaxis))
得到输出<class 'matplotlib.axis.XAxis'> 。
由于XAxis 继承于Axis ，搜索_set_scale 可发现其定义于后者，即基类中。
def _set_scale(self, value, **kwargs):
self._scale = mscale.scale_factory(value, self, **kwargs)
self._scale.set_default_locators_and_formatters(self)
self.isDefault_majloc = True
self.isDefault_minloc = True
self.isDefault_majfmt = True
self.isDefault_minfmt = True
通过尝试输出self._scale ，可以得到缩放类型为"log" 时，该变量类型为matplotlib.scale.LogScale 。
目前，我们可以得到这样的呈递关系图：
graph TB;
plt["pyplot.xscale('log')"]-->gca["axes._subplots.set_xscale('log')"];
gca["axes._subplots.set_xscale('log')"]-->axis["axis.XAxis._set_scale('log')"];
axis["axis.XAxis._set_scale('log')"]-->mscale["scale.LogScale.set_default_locators_and_formatters()"];
根据
class LogitScale(ScaleBase):
...
_scale_mapping = {
'linear': LinearScale,
'log': LogScale,
'symlog': SymmetricalLogScale,
'logit': LogitScale,
}
def scale_factory(scale, axis, **kwargs):
"""
Return a scale class by name.
ACCEPTS: [ %(names)s ]
"""
scale = scale.lower()
if scale is None:
scale = 'linear'
if scale not in _scale_mapping:
raise ValueError("Unknown scale type '%s'" % scale)
return _scale_mapping[scale](axis, **kwargs)
scale_factory.__doc__ = cbook.dedent(scale_factory.__doc__) % \
{'names': " | ".join(get_scale_names())}
可得self._scale = mscale.scale_factory('log') 等价于self._scale = mscale.LogScale(self) 。
到 class 'matplotlib.scale.LogScale' 中可以看到方法
def set_default_locators_and_formatters(self, axis):
"""
Set the locators and formatters to specialized versions for
log scaling.
"""
axis.set_major_locator(LogLocator(self.base))
axis.set_major_formatter(LogFormatterSciNotation(self.base))
axis.set_minor_locator(LogLocator(self.base, self.subs))
axis.set_minor_formatter(
LogFormatterSciNotation(self.base,
labelOnlyBase=(self.subs is not None)))
观察易知，其分别设置刻度的标值和格式。
将设置四行改为
axis.set_major_locator(NullLocator())
axis.set_major_formatter(NullFormatter())
axis.set_minor_locator(NullLocator())
axis.set_minor_formatter(NullFormatter())
可以发现，plt.show() 没有了水平刻度值，也没有警告信息。
通过观察可知，set_major_XXX 控制刻度值，而set_minor_XXX 控制刻度格。
并且错误原因在于axis.set_major_formatter(LogFormatterSciNotation(self.base)) 。
因为 LogScale 默认以 10 为底（self.base ），因此可知该句等价于
Axis.set_major_formatter(LogFormatterSciNotation(10))
其中，LogFormatterSciNotation 类型为 matplotlib.ticker.LogFormatterSciNotation 。
根据输出的警告信息，我们在对应位置前生成一个异常，可以得到
matplotlib\mathtext.py in __init__(self, c, state, math)
1454 # The real width, height and depth will be set during the
1455 # pack phase, after we know the real fontsize
-> 1456 self._update_metrics()
1457
1458 def __internal_repr__(self):
matplotlib\mathtext.py in _update_metrics(self)
1461 def _update_metrics(self):
1462 metrics = self._metrics = self.font_output.get_metrics(
-> 1463 self.font, self.font_class, self.c, self.fontsize, self.dpi, self.math)
1464 if self.c == ' ':
1465 self.width = metrics.advance
matplotlib\mathtext.py in get_metrics(self, font, font_class, sym, fontsize, dpi, math)
456 "height".
457 """"""" # 为了不影响代码高亮，补全引号
--> 458 info = self._get_info(font, font_class, sym, fontsize, dpi, math)
459 return info.metrics
460
matplotlib\mathtext.py in _get_info(self, fontname, font_class, sym, fontsize, dpi, math)
579
580 font, num, symbol_name, fontsize, slanted = \
--> 581 self._get_glyph(fontname, font_class, sym, fontsize, math)
582
583 font.set_size(fontsize, dpi)
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
907 # otherwise return regular glyph
908 return super(DejaVuFonts, self).\_get_glyph(fontname,
--> 909 font_class, sym, fontsize, math)
910
911
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
787
788 def _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math=True):
--> 789 raise "test"
790 found_symbol = False
791
此时的 fontname 为 'default'，应当改为其他内容（以满足条件 fontname in ('it', 'regular') ）
经测试，改 UnicodeFonts 类中 _get_glyph 内 fontname 为 'it' 可解决问题。
经测试，改 TruetypeFonts 类中 _get_info 方法的 fontname 为 'it' 也可解决问题。
经测试，改 Fonts 基类中的 get_metrics 方法的 font 为 'it' 无效。
在 _get_info 添加输出，可以发现其被多处调用。
重新获取另一调用链，可得
matplotlib\mathtext.py in group(self, s, loc, toks)
2814
2815 def group(self, s, loc, toks):
-> 2816 grp = Hlist(toks[0])
2817 return [grp]
2818 required_group = simple_group = group
matplotlib\mathtext.py in __init__(self, elements, w, m, do_kern)
1609 List.__init__(self, elements)
1610 if do_kern:
-> 1611 self.kern()
1612 self.hpack()
1613
matplotlib\mathtext.py in kern(self)
1631
1632 new_children.append(elem)
-> 1633 kerning_distance = elem.get_kerning(next)
1634 if kerning_distance != 0.:
1635 kern = Kern(kerning_distance)
matplotlib\mathtext.py in get_kerning(self, next)
1486 self.font, self.font_class, self.c, self.fontsize,
1487 next.font, next.font_class, next.c, next.fontsize,
-> 1488 self.dpi)
1489 return advance + kern
1490
matplotlib\mathtext.py in get_kern(self, font1, fontclass1, sym1, fontsize1, font2, fontclass2, sym2, fontsize2, dpi)
634 font2, fontclass2, sym2, fontsize2, dpi):
635 if font1 == font2 and fontsize1 == fontsize2:
--> 636 info1 = self._get_info(font1, fontclass1, sym1, fontsize1, dpi)
637 info2 = self._get_info(font2, fontclass2, sym2, fontsize2, dpi)
638 font = info1.font
matplotlib\mathtext.py in _get_info(self, fontname, font_class, sym, fontsize, dpi, math)
580
581 font, num, symbol_name, fontsize, slanted = \
--> 582 self._get_glyph(fontname, font_class, sym, fontsize, math)
583
584 font.set_size(fontsize, dpi)
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
909 # otherwise return regular glyph
910 return super(DejaVuFonts, self)._get_glyph(fontname,
--> 911 font_class, sym, fontsize, math)
912
913
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
840 else:
841 return self.cm_fallback._get_glyph(
--> 842 fontname, font_class, sym, fontsize)
843 else:
844 if fontname in ('it', 'regular') and isinstance(self, StixFonts):
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
845 return self._get_glyph('rm', font_class, sym, fontsize)
846 print(fontname)
--> 847 raise 'error'
848 warn("Font '%s' does not have a glyph for '%s' [U+%x]" %
849 (new_fontname,
为了方便此后调试，在改动部分加上 # RecoDebugging 。
该次 Bug 出错在于 mathtext.Char.font = 'default' ，经过捕捉可发现其被 state.font 赋值，即 matplotlib.mathtext.Parser.State.font 。
追踪这个构造函数调用，可得
matplotlib\mathtext.py in symbol(self, s, loc, toks)
2638 c = toks[0]
2639 try:
-> 2640 char = Char(c, self.get_state())
2641 except ValueError:
2642 raise ParseFatalException(s, loc, "Unknown symbol: %s" % c)
matplotlib\mathtext.py in __init__(self, c, state, math)
1449 self.c = c
1450 self.font_output = state.font_output
-> 1451 raise 'test'
1452 self.font = state.font
1453 self.font_class = state.font_class
观察 matplotlib.mathtext.Parser.symbol 可得，Parser.State 构造函数被调用于
matplotlib\mathtext.py in parse(self, s, fonts_object, fontsize, dpi)
2513 Returns the parse tree of :class:`Node` instances.
2514 """""" # end the comment
-> 2515 self._state_stack = [self.State(fonts_object, 'default', 'rm', fontsize, dpi)]
2516 self._em_width_cache = {}
2517 try:
C:\ProgramData\Anaconda3\lib\site-packages\matplotlib\mathtext.py in __init__(self, font_output, font, font_class, fontsize, dpi)
2540 """""" # end the comment
2541 def __init__(self, font_output, font, font_class, fontsize, dpi):
-> 2542 raise 'generate state'
2543 self.font_output = font_output
2544 self._font = font
最终可以发现，state 被赋值于此处，只需要修改 matplotlib.mathtext.Parser.parse 即可结束此支错误。
暂改为 'it'，运行仍然出错，主动抛出异常，捕获链如下：
matplotlib\mathtext.py in group(self, s, loc, toks)
2815
2816 def group(self, s, loc, toks):
-> 2817 grp = Hlist(toks[0])
2818 return [grp]
2819 required_group = simple_group = group
matplotlib\mathtext.py in __init__(self, elements, w, m, do_kern)
1609 List.__init__(self, elements)
1610 if do_kern:
-> 1611 self.kern()
1612 self.hpack()
1613
matplotlib\mathtext.py in kern(self)
1631
1632 new_children.append(elem)
-> 1633 kerning_distance = elem.get_kerning(next)
1634 if kerning_distance != 0.:
1635 kern = Kern(kerning_distance)
matplotlib\mathtext.py in get_kerning(self, next)
1486 self.font, self.font_class, self.c, self.fontsize,
1487 next.font, next.font_class, next.c, next.fontsize,
-> 1488 self.dpi)
1489 return advance + kern
1490
matplotlib\mathtext.py in get_kern(self, font1, fontclass1, sym1, fontsize1, font2, fontclass2, sym2, fontsize2, dpi)
634 font2, fontclass2, sym2, fontsize2, dpi):
635 if font1 == font2 and fontsize1 == fontsize2:
--> 636 info1 = self._get_info(font1, fontclass1, sym1, fontsize1, dpi)
637 info2 = self._get_info(font2, fontclass2, sym2, fontsize2, dpi)
638 font = info1.font
matplotlib\mathtext.py in _get_info(self, fontname, font_class, sym, fontsize, dpi, math)
580
581 font, num, symbol_name, fontsize, slanted = \
--> 582 self._get_glyph(fontname, font_class, sym, fontsize, math)
583
584 font.set_size(fontsize, dpi)
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
909 # otherwise return regular glyph
910 return super(DejaVuFonts, self)._get_glyph(fontname,
--> 911 font_class, sym, fontsize, math)
912
913
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
840 else:
841 return self.cm_fallback._get_glyph(
--> 842 fontname, font_class, sym, fontsize)
843 else:
844 if fontname in ('it', 'regular') and isinstance(self, StixFonts):
matplotlib\mathtext.py in _get_glyph(self, fontname, font_class, sym, fontsize, math)
845 return self._get_glyph('rm', font_class, sym, fontsize)
846 #print(fontname)
--> 847 raise 'error' # RecoDebugging
848 warn("Font '%s' does not have a glyph for '%s' [U+%x]" %
849 (new_fontname,