Python 迭代器和生成器

 

迭代器
迭代是Python最强大的功能之一，是访问集合元素的一种方式。
迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。
迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。
迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。
字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器

 

生成器
在 Python 中，使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。
跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。
在调用生成器运行的过程中，每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息，返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。
调用一个生成器函数，返回的是一个迭代器对象。

 

 

 

 

 

迭代器：

对于list、string、tuple、dict等这些容器对象,使用for循环遍历是很方便的。在后台for语句对容器对象调用iter()函数。iter()是python内置函数。 
iter()函数会返回一个定义了next()方法的迭代器对象，它在容器中逐个访问容器内的元素。next()也是python内置函数。在没有后续元素时，next()会抛出一个StopIteration异常，通知for语句循环结束。

迭代器是用来帮助我们记录每次迭代访问到的位置，当我们对迭代器使用next()函数的时候，迭代器会向我们返回它所记录位置的下一个位置的数据。实际上，在使用next()函数的时候，调用的就是迭代器对象的_next_方法（Python3中是对象的_next_方法，Python2中是对象的next()方法）。所以，我们要想构造一个迭代器，就要实现它的_next_方法。但这还不够，python要求迭代器本身也是可迭代的，所以我们还要为迭代器实现_iter_方法，而_iter_方法要返回一个迭代器，迭代器自身正是一个迭代器，所以迭代器的_iter_方法返回自身self即可。

迭代器的实质是实现了next()方法的对象，常见的元组、列表、字典都是迭代器。

1，迭代器协议：对象需要提供next()方法，它要么返回迭代中的下一项，要么就引起一个StopIteration异常，以终止迭代。

2，可迭代对象：实现了迭代器协议对象。list、tuple、dict都是Iterable（可迭代对象），但不是Iterator（迭代器对象）。但可以使用内建函数iter()，把这些都变成Iterable（可迭代器对象）。

3，for item in Iterable 循环的本质就是先通过iter()函数获取可迭代对象Iterable的迭代器，然后对获取到的迭代器不断调用next()方法来获取下一个值并将其赋值给item，当遇到StopIteration的异常后循环结束

定义了一个_iter_(self)方法，这个方法是在for循环遍历时被iter()调用，返回一个迭代器。因为在遍历的时候，是直接调用的python内置函数iter()，由iter()通过调用_iter_(self)获得对象的迭代器。有了迭代器，就可以逐个遍历元素了。而逐个遍历的时候，也是使用内置的next(）函数通过调用对象的_next_(self)方法对迭代器对象进行遍历。所以要实现_iter_(self)和_next_(self)这两个方法。

而且因为实现了_next_(self)方法，所以在实现_iter_(self)的时候，直接返回self就可以。

总结一句话就是： 
在循环遍历自定义容器对象时,会使用python内置函数iter()调用遍历对象的_iter_(self)获得一个迭代器,之后再循环对这个迭代器使用next()调用迭代器对象的_next_(self)。

注意点：_iter_(self)只会被调用一次,而_next_(self)会被调用 n 次，直到出现StopIteration异常。

迭代器中重点关注两种方法：

__iter__方法：返回迭代器自身。可以通过python内建函数iter()调用。

__next__方法：当next方法被调用的时候，迭代器会返回它的下一个值，如果next方法被调用，但迭代器没有只可以返回，就会引发一个StopIteration异常。该方法可以通过 python 内建函数next()调用。 

 

生成器：

生成器在需要的时候才产生结果，不是立即产生结果。生成器是只能遍历一次的。同时生成器是一类特殊的迭代器。

第一类：生成器函数：还是使用 def 定义函数，但是，使用yield而不是return语句返回结果。yield语句一次返回一个结果，在每个结果中间，挂起函数的状态，以便下次从它离开的地方继续执行。

第二类：生成器表达式：类似于列表推导，只不过是把一对大括号[]变换为一对小括号()。但是，生成器表达式是按需产生一个生成器结果对象，要想拿到每一个元素，就需要循环遍历。

简单的说，生成是包含yield关键字的函数。本质上来说，关键字yield是一个语法，内部实现支持了迭代器协议，同时yield内部是一个状态机，维护着挂起和继续的状态。

那么，生成器是怎么调用执行的呢？只需要了解下面几条规则即可：

a. 当生成器被调用的时候，函数体的代码不会被执行，而是会返回一个迭代器，其实，生成器函数返回生成器的迭代器。 “生成器的迭代器”这个术语通常被称作”生成器”。要注意的是生成器就是一类特殊的迭代器。作为一个迭代器，生成器必须要定义一些方法，其中一个就是next()。如同迭代器一样，我们可以使用next()函数来获取下一个值。需要明白的是，这一切都是在yield内部实现的。

b. 当next()方法第一次被调用的时候，生成器函数才开始执行，执行到yield语句处停止
next()方法的返回值就是yield语句处的参数（yielded value）
当继续调用next()方法的时候，函数将接着上一次停止的yield语句处继续执行，并到下一个yield处停止；如果后面没有yield就抛出StopIteration异常。

c.每调用一次生成器的next()方法，就会执行生成器中的代码，知道遇到一个yield或者return语句。yield语句意味着应该生成一个值（在上面已经解释清楚）。return意味着生成器要停止执行，不在产生任何东西。

d. 生成器的编写方法和函数定义类似，只是在return的地方改为yield。生成器中可以有多个yield。当生成器遇到一个yield时，会暂停运行生成器，返回yield后面的值。当再次调用生成器的时候，会从刚才暂停的地方继续运行，直到下一个yield。生成器自身又构成一个循环器，每次循环使用一个yield返回的值。