Python中生成器、迭代器和可迭代对象

可迭代对象

• 如果对象实现了能返回迭代器的__iter__方法，那么对象是一个可迭代的。
• 如果对象实现了__getitem__方法，且其参数是从零开始的索引，那么这种对象也是可迭代的。
• 可迭代对象和迭代器之间的关系：Python从可迭代对象中获取迭代器

  迭代器

• 迭代器是这样的对象：实现了无参数的__next__方法，返回序列的下一个元素，如果没有元素了，那么抛出StopIteration异常。Python中的迭代器还实现了__iter__方法，因此迭代器也可以迭代

# 内置函数iter(obj)，要求obj是一个可迭代对象
class Test: # 可迭代对象测试类
    def __init__(self, content):
        self.content = list(content)

    def __iter__(self): # 实现该方法后，可以通过iter()方法获取对象的迭代器
        return iter(self.content) # 返回一个迭代器（即返回的对象可以通过next方法获取下一个元素）

if __name__ == '__main__':
    t = Test([1, 2, 3, 4]) # t是一个可迭代对象
    # 从可迭代对象t中获取迭代器it
    it = iter(t) # 由于t对象实现了__iter__方法，故可以调用内置函数iter()返回是一个迭代器
    while True:
        try:
            print(next(it)) # it是迭代器，故可以使用next()方法获取下一个元素
        except StopIteration:
            del it
            break
# 如果要遍历一个可迭代对象，则需要通过it = iter(t)获取迭代器，再使用next(it)方法遍历
# 如果要遍历一个迭代器，则可以直接通过next()方法遍历

class TestIterator: # 迭代器测试类
    def __init__(self, content):
        self.content = list(content)
        self.index = 0
        
    def __iter__(self):
        return self # 迭代器应该一直可以迭代，迭代器的__iter__应该返回自身
    
    def __next__(self):
        try:
            cont = self.content[self.index]
        except IndexError:
            raise StopIteration()
        self.index += 1
        return cont
    
if __name__ == '__main__':
    ti = TestIterator([1, 2, 3, 4, 5]) # ti是一个迭代器，可以直接通过next(ti)获取下一个元素
    while True:
        try:
            print(next(ti))
        except StopIteration:
            del ti
            break

说明：

• 迭代器一定是可迭代对象，但可迭代对象不一定是生成器
• 因为迭代器只需__next__和__iter__两个方法，所以除了调用next()方法，以及捕获StopIteration异常之外，没有办法检查是否还有遗留元素。此外，也无法“还原”迭代器。如果想再次迭代，那就要调用iter(…)，传入之前构建迭代器的可迭代对象，传入迭代器本身没用，因为Iterator.__iter__方法的实现方式是返回实例本身，所以传入迭代器无法还原已经耗尽的迭代器。

生成器

• 生成器函数：只要python函数的定义体中有yield关键字，该函数就是生成器函数。调用生成器函数时会返回一个生成器对象。也就是说生成器函数时生成器工厂。
• 普通函数与生成器函数在句法上的唯一区别是，后者的定义体中有yield关键字。
• 生成器是迭代器，会生成原给yield关键字的表达式的值。
• 生成器表达式：生成器表达式是语法糖，完全可以换成生成器函数。使用生成器表达式无需先定义函数。

def testGenerator(): # 生成器函数，用于获取生成器对象
    for i in range(3):
        yield i
        
if __name__ == '__main__':
    t1 = testGenerator() # 通过调用生成器函数testGenerator获取生成器对象t1
    for i in t1:
        print(i)
    print("----------")
    t2 = testGenerator() # t2是一个生成器对象，可以通过next(t2)获取下一个元素，也是一个迭代器
    while True:
        try:
            print(next(t2))
        except StopIteration:
            del t2
            break
    # 生成器表达式测试
    t3 = (x*3 for x in testGenerator()) # 把生成器表达式返回的值赋值给t3，t3是一个生成器
    print(t3) # <generator object <genexpr> at 0x0000020D5ABE5F90>
    for i in t3: # 只有迭代生成器对象时，生成器函数testGenerator的定义体才会真正执行。for循环每次迭代时会隐式调用next(t3)。
        print(i)
    t4 = [x*3 for x in testGenerator()] # 列表推导，立刻迭代生成器函数testGenerator生成的生成器对象中的元素
    print(t4) # [0, 3, 6]