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このエントリーは最初の投稿時と大きく書き換えました。

nekokakさんがつくられた「CGI::AppでのDebugScreen」はかなりハゲシクGJです。

ただ、prerunに引っ掛けるとその他のPluginで動かなくなるのがありそうなので、error_modeを使うinitにHookしてSIG{__DIE__}を差し込むというのはいかがですか？

importとdebug_reportを書き換えた。

sub import {
    my $caller = caller;
    $caller->add_callback( 'init', sub{
        my $self = shift;
        $caller::SIG{__DIE__} = sub{
            $self->debug_report(@_);
            die @_;
        };
    });
    no strict 'refs';
    *{"$caller\::debug_report"} = \&debug_report;
}

sub debug_report{
    my $self = shift;
    my $desc = shift;
    my $vars = {
        desc => $desc,
        title => ref $self || $self,
        context => \&print_context,
    };
    $vars->{stacktrace} = [Devel::StackTrace->new(ignore_package=>[qw/CGI::Application::Plugin::DebugScreen Carp/])->frames];
    my $t = Template->new;
    my $output;
    $t->process(\$TEMPLATE, $vars, \$output);
    
    $self->header_props( -type => 'text/html' );
    my $headers = $self->_send_headers();
    print $headers.$output;
}

サンプルはこちら。
http://nomadscafe.jp/test/cgiappdebugscreen/app.cgi

ソースはここに。
CGI::Application::Plugin::DebugScreenはこれ。

「そんなRun modeはない」というエラーも補足可能です。