Python3學習筆記（十四）：可迭代對象、迭代器和生成器

記得在剛開始學Python的時候，看到可迭代對象（iterable）、迭代器（iterator）和生成器（generator）這三個名詞時，完全懵逼了，根本就不知道是啥意識。現在以自己的理解來詳解下這三者的關系。

一、可迭代對象（iterable）

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我們知道，在Python世界里，一切皆對象。對象根據定義的維度，又可以分為各種不同的類型，比如：文件對象，字符串對象，列表對象。。。等等。

那什么對象才能叫做可迭代對象呢？一句話：“實現了__inter__方法的對象就叫做可迭代對象”，__inter__方法的作用就是返回一個迭代器對象。直觀理解就是能用for循環進行迭代的對象就是可迭代對象。比如：字符串，列表，元祖，字典，集合等等，都是可迭代對象。

for循環與__inter()__方法又有什么關系呢？

比如我們在對一個列表進行迭代時，如下代碼：

x = [1,2,3]
for i in x:
    print(i)

實際執行情況如下圖：

• 調用可迭代對象的__inter__方法返回一個迭代器對象（iterator）
• 不斷調用迭代器的__next__方法返回元素
• 知道迭代完成后，處理StopIteration異常

二、迭代器（iterator）

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那么什么叫迭代器呢？它是一個帶狀態的對象，他能在你調用next()方法的時候返回容器中的下一個值，任何實現了__iter__和__next__()方法的對象都是迭代器，__iter__返回迭代器自身，__next__返回容器中的下一個值，如果容器中沒有更多元素了，則拋出StopIteration異常。

根據定義，我們可以寫一個迭代器，並通過next()方法來調用，如下代碼：

class Fib():
    def __init__(self,max):
        self.n = 0
        self.prev = 0
        self.curr = 1
        self.max = max

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.n < self.max:
            value = self.curr
            self.curr += self.prev
            self.prev = value
            self.n += 1
            return value
        else:
            raise StopIteration

# 調用
f = Fib(5)
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))

執行結果：

"C:\Program Files\Python36\python.exe" D:/Git/Test_Framework/utils/1.py
1
1
2
3
5
Traceback (most recent call last):
  File "D:/Git/Test_Framework/utils/1.py", line 37, in <module>
    print(next(f))
  File "D:/Git/Test_Framework/utils/1.py", line 29, in __next__
    raise StopIteration
StopIteration

Process finished with exit code 1

迭代器就像一個懶加載的工廠，等到有人需要的時候才給它生成值返回，沒調用的時候就處於休眠狀態等待下一次調用。直到無元素可調用，返回StopIteration異常。

三、生成器（generator）

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生成器其實是一種特殊的迭代器，不過這種迭代器更加優雅。它不需要再像上面的類一樣寫__iter__()和__next__()方法了，只需要一個yiled關鍵字。 生成器一定是迭代器（反之不成立），因此任何生成器也是以一種懶加載的模式生成值。用生成器來實現斐波那契數列的例子是：

def fib(max):
    n, prev, curr = 0, 0, 1
    while n<max:
        yield curr
        prev, curr = curr, curr + prev
        n += 1

生成器特殊的地方在於函數體中沒有return關鍵字，函數的返回值是一個生成器對象。當執行f=fib()返回的是一個生成器對象，此時函數體中的代碼並不會執行，只有顯示或隱示地調用next的時候才會真正執行里面的代碼。

生成器還有一個send方法，可以往生成器里的變量傳值，如下代碼：

def foo():
    print("first")
    count=yield
    print(count)
    yield

f = foo()
f.send(None)
f.send(2)

調用過程：

1. f = foo()返回一個生成器

2. f.send(None)進入函數執行代碼，遇到count=yield，凍結並跳出函數體

3. f.send(2)再次進入函數體，接着凍結的代碼繼續執行，把2傳給變量count，打印count,遇到yield凍結並跳出函數

四、生成器表達式(generator expression)

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生成器表達式是列表推倒式的生成器版本，看起來像列表推導式，但是它返回的是一個生成器對象而不是列表對象。

a = (x for x in range(10))
print(a)

執行結果：

"C:\Program Files\Python36\python.exe" D:/Git/Test_Framework/utils/1.py
<generator object <genexpr> at 0x000000000289D8E0>

Process finished with exit code 0