Python-for循环的内部机制

Python-for循环的内部机制

Python中，使用for循环可以迭代容器对象中的元素

这里容器对象包括是列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）、集合（set）等。

但是，为什么这些对象可以使用for循环进行操作呢？

• 首先，定义一个简单的类尝试一下：

class TestRange:
    def __init__(self, num):
        self.num = num


for i in TestRange(10):
    print(i)

# 输出
# Traceback (most recent call last):
#   File "<stdin>", line 1, in <module>
# TypeError: 'TestRange' object is not iterable

• 错误信息提示
  • 'TestRange' object 不是可迭代的对象。
  • 那么，什么才是可迭代的对象呢？
• 在可迭代的对象中，需要实现一个__iter__方法
  • 而且这个方法的返回值需要是一个迭代器。
  • 那么，什么是迭代器呢？
• 迭代器只需要实现__next__方法。
• 以列表（list）为例：

nums = [13, 12, 33]
iter_ret = nums.__iter__()  # x有此方法，说明list是可迭代的，而且该方法返回一个迭代器
iter_ret
# <list_iterator object at 0x100f32198>

iter_ret.__next__()
# 13
iter_ret.__next__()
# 12
iter_ret.__next__()
# 33
iter_ret.__next__()
# Traceback (most recent call last):
#   File "<stdin>", line 1, in <module>
# StopIteration

分析：

• 如上所示，列表nums中实现了__iter__方法，而且返回一个迭代器（iterator）
• 迭代器中实现了__next__方法。
• 在不断调用__next__的过程中，就是在不断返回nums中的元素，直到出现StopIteration的错误。

• 其实，for语句的作用与此类似。
• for语句的内部机制为：
  • 先判断对象是否为可迭代对象，即是否存在__iter__方法
    • 如果存在则调用__iter__方法，返回一个迭代器；
    • 否则，直接抛出TypeError异常；
  • 不断地调用迭代器的__next__方法，每次调用按顺序迭代获取当前的值；
  • 迭代完所有元素，就抛出异常 StopIteration，
    • 这个异常 python 解释器自己会处理；
• 前面的 TestRange 报错是因为它没有实现迭代器协议里面的这两个方法，现在继续改进：

class TestRange:
    def __init__(self, _max):
        self.i = 0
        self._max = _max

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.i < self._max:
            i = self.i
            self.i += 1
            return i
        else:
            # 达到停止条件时，抛出此异常
            raise StopIteration()


# 进行测试
for i in TestRange(3):
    print(i)
# 输出
#  0
#  1
#  2

分析：

• 因为这个类中，已经实现了__next__方法，所以基于这个类所创建的对象，本身就是一个迭代器。
• 又因为可迭代对象需要有__iter__方法，而且返回一个迭代器，所以__iter__返回对象本身self即可。

【小结】

• for循环内部其实也报错了，只不过错误没让我们看见，内部处理了

• for循环内部执行流程：

​ 1. 把关键字in后面的数据类型转为了迭代器 iter

​ 2. 循环next取值

​ 3. next取值完毕之后也报错了，自动处理错误并且结束while循环