第 8 章 Python可迭代对象

迭代器（iterator）有时又称游标（cursor）是程式设计的软件设计模式，可在容器物件（container，例如链表或阵列）上遍访的界面，设计人员无需关心容器物件的内存分配的实现细节。

8.1 可迭代对象

Python中经常使用for来对某个对象进行遍历，此时被遍历的这个对象就是可迭代对象，像常见的序列（字符串、列表、元组）、字典都是。如果给一个准确的定义的话，就是只要它定义了可以返回一个迭代器的__iter__方法，或者定义了可以支持下标索引的__getitem__方法，那么它就是一个可迭代对象。

8.2 迭代器

迭代器是通过next()来实现的，每调用一次他就会返回下一个元素，当没有下一个元素的时候返回一个StopIteration异常，所以实际上定义了这个方法的都算是迭代器。

8.3 生成器

生成器是构造迭代器的最简单有力的工具，与普通函数不同的只有在返回一个值的时候使用yield来替代return，然后yield会自动构建好next()和iter()。

8.4 三者之间关系

可迭代对象包含迭代器。
如果一个对象拥有__iter__方法，其是可迭代对象；如果一个对象拥有next方法，其是迭代器。
定义可迭代对象，必须实现__iter__方法；定义迭代器，必须实现__iter__和next方法。

8.5 迭代器长度的计算

迭代器（包括生成器）是不能直接使用len()方法计算长度的，例如：

>>>l = (i for i in xrange(100) if i&1)

>>>len(l)

Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: object of type 'generator' has no len()

计算迭代器的长度，我们可以先将其转化为列表再计算，但如果迭代器规模较大，这将消耗大量内存，并不是很好的解决方案：

>>>len(list(l))

我们可以使用更为简洁的方式，即通过循环求和的方式得到迭代器的长度：

>>sum(1 for _ in l)
50

在此基础上，我们可以定义一个函数，专门用来求迭代器（生成器）的长度：

def leniter(iterator):
    """leniter(iterator): return the length of an iterator,consuming it."""
    if hasattr(iterator, "__len__"):
        return len(iterator)
    nelements = 0
    for _ in iterator:
        nelements += 1
    return nelements

8.6 yield

可以将yield简单类比为return，但是它除了返回一个值，还会记住这个返回的位置，下次迭代就从这个位置后(下一行)开始。yield与retrun语句最大的差别是，return语句之后的代码是不执行的，而yield语句之后的代码依然得到执行。

def yield_test(n):
    for i in range(n):
        yield call(i)
        print("i=",i)
        print("yield函数第 %d 次迭代结束"%(i))
    print('yield函数整体结束')

def call(i):
    return i*2
    
#使用for循环获取迭代器中的值
for i in yield_test(5):
    print('yield 函数的返回值是:',i)

上述代码的输出结果为：

yield 函数的返回值是: 0
i= 0
yield函数第 0 次迭代结束
yield 函数的返回值是: 2
i= 1
yield函数第 1 次迭代结束
yield 函数的返回值是: 4
i= 2
yield函数第 2 次迭代结束
yield 函数的返回值是: 6
i= 3
yield函数第 3 次迭代结束
yield 函数的返回值是: 8
i= 4
yield函数第 4 次迭代结束
yield函数整体结束

一个带有 yield 的函数就是一个 generator，它和普通函数不同，生成一个 generator 看起来像函数调用，但不会执行任何函数代码，直到对其调用 next()（在 for 循环中会自动调用 next()）才开始执行。虽然执行流程仍按函数的流程执行，但每执行到一个 yield 语句就会中断，并返回一个迭代值，下次执行时从 yield 的下一个语句继续执行。看起来就好像一个函数在正常执行的过程中被 yield 中断了数次，每次中断都会通过 yield 返回当前的迭代值。

yield 的好处是显而易见的，把一个函数改写为一个 generator 就获得了迭代能力，比起用类的实例保存状态来计算下一个 next() 的值，不仅代码简洁，而且执行流程异常清晰。