深入理解python迭代、可迭代對象、迭代器及生成器

迭代

通常意義上的迭代是指：重覆執行一系列運算，從前面的量依次推出後面的量的過程，每一次迭代的結果，會作為下一次迭代的初始值。

在c、c++、java等編程語言中的for迴圈語句，就是一個迭代過程，例如：

for(int i=0;i<100;i++)
{
 　　cout << i << endl;
}

這種for迴圈語句比較符合迭代的含義，for語句中給定了一個初始輸入 i=0 ，然後開始執行一個重覆推導變數 i 是否小於 100 ，如果小於就對 i 加1並執行迴圈體中代碼的過程，且每次執行後的結果將作為下一次推導的輸入值，這個過程就是迭代。

python中，也使用了 for 關鍵字來實現類似過程，具體形式為 for ... in ... ，當然迭代過程也可以通過while迴圈語句等來實現，但不在本文討論範疇，這裡不做說明。在python中通常使用 for ... in ... 的形式來遍歷一個list或tuple等對象，這種遍歷過程，通常稱為迭代（Iteration）。例如：

上圖中，通過for語句來遍歷列表L，實現語句塊的重覆執行過程。這裡之所以每次迭代時都讓num的值加3，是為了說明語句塊中對num進行修改後的值並不會帶入到下一次迭代過程，這裡應註意與C、C++、java等語言的for迴圈語句的區別。至於為什麼是這樣，可以查閱python語法中for語句的執行原理，這裡不再詳述。

可迭代對象與迭代器

可迭代對象：使用內置iter函數可以獲取迭代器的對象，稱為可迭代對象。通常指實現了能返回迭代器的__iter__方法或實現了__getitem__方法且其參數從0開始索引的對象。

迭代器：指實現了無參數的__next__方法的對象。__next__方法返回序列中的下一個元素；如果沒有元素了，則拋出StopIteration異常。通常情況下，迭代器也應該實現__iter__方法，迭代器的__iter__方法應該返回其自身(self)，因為實現了__iter__方法，所以迭代器可迭代。

區別與聯繫：迭代器可以迭代，但可迭代對象不是迭代器。可迭代對象一定不能是自身的迭代器，即可迭代對象一定不能實現__next__方法；迭代器應該一直可以迭代，其__iter__方法應該返回自身。示例：

class IteratorObj:

    def __init__(self, max):
        self.a = 0
        self.b = 1
        self.max = max

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
        if self.a > self.max:
            raise StopIteration()
        return self.a

class IterableObj:

    def __init__(self, max):
        self.max = max

    def __iter__(self):
        return IteratorObj(self.max)

python中for迴圈遍歷的本質就是調用遍歷對象的__iter__方法，得到一個迭代器，再調用迭代器的__next__方法依次獲取對象的值並自動捕獲StopIteration異常。

生成器

生成器是一種特殊的迭代器，可通過使用迭代器的方法使用生成器。

python定義生成器的方法有兩種：

生成器函數：使用普通函數的定義語法定義，但函數體內必須包含yield關鍵字，即包含yield語句的函數都被稱為生成器。生成器函數雖然看上去像函數，但與函數的行為截然不同。區別在於生成器函數不是使用return語句返回一個值，而是可以生成多個值，每次生成一個。每次使用yield生成一個值後，函數被中斷，在此處停止執行，再次被調用時，函數將從上一次停止的地方開始繼續執行。例如：

註意：當生成器因沒有可生產的值退出時，同樣會拋出StopIteration異常。

生成器表達式：類似於列表推導，只不過要將列表推導中的[]換成()。例如：

上圖中，當第6次調用next(g)時，因沒有值可生產而拋出了StopIteration異常。

以上。