可迭代對象和迭代器

for 循環 是咱們在 Python 裏很是經常使用的一個語法，但你有沒有思考過 for 循環是怎樣實現的？

若是你之前接觸過 C++，應該會知道相似 for (int i = 0; i < 100; i++) 這樣的寫法，它定義了 循環的執行條件 i < 100 以及 每次循環結束後執行的語句 i++，而 for 自己只起到讓代碼重複執行的做用，並無什麼額外的功能。這在 Python 中其實更像是 while 循環：

i = 0
while i < 100:
    # 執行循環代碼
    i += 1

但 Python 裏的 for 循環卻不同。使用 for 時，咱們沒有額外指定結束條件，也不須要一個用來計數的數值，甚至能夠經過一個字符串進行循環。之因此能夠這樣，是由於 Python 中的 迭代器（Iterator） 以及 可迭代對象（Iterable） 。

若是一個對象定義了 __iter__ 和 __next__ 兩個方法， 它就是一個迭代器 。對於迭代器來講，__iter__ 返回的是它自身 self ，__next__ 則是 返回迭代器中的下一個值 ，若是沒有值了則拋出一個 StopIteration 的異常。關於這點，你能夠想象成一個只進不退的標記位，每次調用 __next__，就會將標記日後移一個元素並返回，直到結束。

有了迭代器的概念以後，若是一個對象定義了 __iter__ 和方法，返回一個迭代器對象，那麼 它就是一個可迭代的對象 。

從表現上來講，一個對象 可迭代 ，那麼它就能夠被 for 循環使用。好比咱們常常用到的 list、dict、str 等類型，都是可迭代的，因此也就能夠經過 for 循環進行遍歷，或者更準確的說：被迭代。

有一點繞，咱們再來理一理迭代器（Iterator）和可迭代（Iterable）這兩個的差異：

1. 一個 迭代器必定是可迭代對象 ，由於它必定有 __iter__ 方法。反過來則不成立。（事實上，Iterator 就是 Iterable 的子類）
2. 迭代器的 __iter__ 方法 返回的是自身，並不產生新實例 。而可迭代對象的 __iter__ 方法一般會生成一個新的迭代器對象。

__iter__、__next__ 分別對應於 Python 的內置函數 iter() 和 next()：好比 iter(aList) 就至關於 aList.__iter__()。

因此關於上述兩點，咱們能夠有如下的例子來驗證：

迭代器和可迭代之間的繼承關係。

__iter__ 方法返回值的區別。id 相同表明是同一個實例。

明白了上述的概念以後，for 循環的實現就好理解了：

1. 首先 for 循環會調用可迭代對象的 __iter__ 方法，獲取相應的迭代器
2. 每次循環，將迭代器的 __next__ 方法的返回值賦值給循環變量
3. 直到捕獲迭代器拋出的 StopIteration 異常，循環結束

再來看個例子：

思考題： 想想爲何迭代器 aListIter 被 for 循環迭代第二次的時候就沒有輸出了？

既然 __next__ 方法能夠本身定義，咱們也能夠本身實現一個迭代器。好比要 輸出一個斐波那契數列 （每一位數值都是前兩位數值之和，原題回覆關鍵字 906 ），一般的作法是循環，「高級」一點的作法是遞歸。但咱們也能夠直接寫一個斐波那契迭代器：

# 定義迭代器
class Fibonacci():
    def __init__(self):
        self.a = 0
        self.b = 1
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        # 結束條件
        if self.b > 100:
            raise StopIteration
        # 更新一次數值
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
        return self.a
# 建立迭代器
fib = Fibonacci()
# 進行迭代
for f in fib:
    print(f, end=' ')

輸出：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

這個例子中，咱們並無保存一個序列，只是定義了一種規則，就也能夠被迭代。

使用迭代器的好處在於：它是一種 延遲操做 ，即當須要用到的時候纔去產生結果。好比對於一個序列來講，若是咱們要遍歷它，並不須要再一開始就把全部元素都生成好，而是隻須要知道每一個元素的下一個元素是什麼就能夠了。這樣能夠節省不少空間，尤爲對於數量很大的集合來講。

若是你不懂迭代器的概念，並不影響在代碼中使用 for 循環。但瞭解以後，你會對代碼理解得更透徹，同時這也是爲咱們後面要講到的 生成器 作鋪墊。

════

其餘文章及回答：

如何自學Python | 新手引導 | 精選Python問答 | Python單詞表 | 人工智能 | 爬蟲 | 我用Python | requests | 計算機視覺 | 字符播放器 | 一圖學Python

歡迎搜索及關注公衆號： Crossin的編程教室