生成器原理介绍

1. python函数运行原理

import  inspect
frame = None
def foo():
    bar()


def bar():
    global  frame
    frame = inspect.currentframe()
    pass

# python解释器 python.exe 会用一个叫做PyEval_EvalFrameEx(c语言函数)去执行foo函数,首先会创建一个栈帧(stack frame),
"""
python在运行前会编译成字节码对象
当foo调用bar函数进,又会创建一个栈帧,
关键是所有的栈帧都是分配在堆内存, 堆内存有个特点,不手动释放,就会一直存在
这就决定了栈帧可以独立于调用者存在.

"""

# import  dis
# print(dis.dis(foo))  # 查看foo函数的字节码


foo()  #先调用一下foo函数 ,这个frame就有值.

print(frame.f_code.co_name)  #  bar    查看这个栈帧, bar 所以还是可以拿到bar的栈帧,然后就可以调用bar函数

caller_frame = frame.f_back  # 当前frame栈帧的调用者的栈帧
print(caller_frame.f_code.co_name)  # foo , 也可以拿到bar函数的栈帧

 

python中函数的调用就是创建栈帧的过程, 而这些创建的栈帧都是存放在堆上面, 不释放就永久存在, 所以我们拿到每个函数对应的栈帧,就可以调用这个函数.

java就不行了,函数执行完毕,直接弹栈完蛋.

 

2. 生成器执行原理

 

测试代码 

def gen_fun():
    yield 1
    name = 'admin'
    yield 2
    gender = 'male'
    return 3

 

看看测试代码对应的字节码文件

 38           0 LOAD_CONST               1 (1)
              2 YIELD_VALUE
              4 POP_TOP

 39           6 LOAD_CONST               2 ('admin')
              8 STORE_FAST               0 (name)

 40          10 LOAD_CONST               3 (2)
             12 YIELD_VALUE
             14 POP_TOP

 41          16 LOAD_CONST               4 ('male')
             18 STORE_FAST               1 (gender)

 42          20 LOAD_CONST               5 (3)
             22 RETURN_VALUE
None

 

测试 gi_frame

# 在没有执行生成器时
print(gen.gi_frame.f_lasti)  # -1 ,在没有调用next方法迭代时,f_lasti 等于-1, 表示还没开始呢
print(gen.gi_frame.f_locals) # {}

# 执行第一行
next(gen)

print(gen.gi_frame.f_lasti)  # 2   # 执行一行next后,代码停在了第二行,看上面字节码文件
print(gen.gi_frame.f_locals) # {}

# 再执行一次
next(gen)

print(gen.gi_frame.f_lasti)  # 12  # 又执行一次next之后,程序停在了12行
print(gen.gi_frame.f_locals) # {'name': 'admin'}

 

由上面的测试代码可以知道, 在生成器的gi_frame对象中维护着两个重要的属性f_lasti和 f_locals.

f_lasti记录着当前代码运行到哪一行了(注意这里的那一行是指编译之后的字节码文件) 

f_locals维护着当前生成器中的属性字段

有了这两个属性,生成器就知道下一次next从哪儿开始执行了....