Python 高級編程：徹底理解生成器

生成器是 Python 初級開發者最難理解的概念之一，雖被認爲是 Python 編程中的高級技能，但在各類項目中能夠隨處見到生成器的身影，你得不得去理解它、使用它、甚至愛上它。

提到生成器，總不可避免地要把迭代器拉出來對比着講，生成器就是一個在行爲上和迭代器很是相似的對象，若是把迭代器比做 Android 系統，那麼生成器就是 iOS，兩者功能上差很少，可是生成器更優雅。

什麼是迭代器

顧名思義，迭代器就是用於迭代操做（for 循環）的對象，它像列表同樣能夠迭代獲取其中的每個元素，任何實現了 __next__ 方法
（python2 是 next）的對象均可以稱爲迭代器。

它與列表的區別在於，構建迭代器的時候，不像列表把全部元素一次性加載到內存，而是以一種延遲計算（lazy evaluation）方式返回元素，這正是它的優勢。好比列表含有中一千萬個整數，須要佔超過400M的內存，而迭代器只須要幾十個字節的空間。由於它並無把全部元素裝載到內存中，而是等到調用 next 方法時候才返回該元素（按需調用 call by need 的方式，本質上 for 循環就是不斷地調用迭代器的next方法）。

以斐波那契數列爲例來實現一個迭代器：

class Fib:
    def __init__(self, n):
        self.prev = 0
        self.cur = 1
        self.n = n

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.n > 0:
            value = self.cur
            self.cur = self.cur + self.prev
            self.prev = value
            self.n -= 1
            return value
        else:
            raise StopIteration()
      # 兼容python2
      def __next__(self):
          return self.next()

f = Fib(10)
print([i for i in f])
#[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]複製代碼

什麼是生成器

知道迭代器以後，就能夠正式進入生成器的話題了。普通函數用 return 返回一個值，和 Java 等其餘語言是同樣的，然而在 Python 中還有一種函數，用關鍵字 yield 來返回值，這種函數叫生成器函數，函數被調用時會返回一個生成器對象，生成器本質上仍是一個迭代器，也是用在迭代操做中，所以它有和迭代器同樣的特性，惟一的區別在於實現方式上不同，後者更加簡潔

最簡單的生成器函數：

>>> def func(n):
...     yield n*2
...
>>> func
<function func at 0x00000000029F6EB8>
>>> g = func(5)
>>> g
<generator object func at 0x0000000002908630>
>>>複製代碼

func 就是一個生成器函數，調用該函數時返回對象就是生成器 g ，這個生成器對象的行爲和迭代器是很是類似的，能夠用在 for 循環等場景中。注意 yield 對應的值在函數被調用時不會馬上返回，而是調用next方法時（本質上 for 循環也是調用 next 方法）才返回

>>> g = func(5)
>>> next(g)
10

>>> g = func(5)
>>> for i in g:
...     print(i)
...
10複製代碼

那爲何要用生成器呢？顯然，用生成器在逼格上要比迭代器高几個等級，它沒有那麼多冗長代碼了，並且性能上同樣的高效，爲何不用呢？來看看用生成器實現斐波那契數列有多簡單。

def fib(n):
    prev, curr = 0, 1
    while n > 0:
        n -= 1
        yield curr
        prev, curr = curr, curr + prev

print([i for i in fib(10)])
#[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]複製代碼

生成器表達式

在前面一期「這樣寫代碼更優雅」的文章裏面曾經介紹過列表推導式（list comprehension），生成器表達式與列表推導式長的很是像，可是它倆返回的對象不同，前者返回生成器對象，後者返回列表對象。

>>> g = (x*2 for x in range(10))
>>> type(g)
<type 'generator'>
>>> l = [x*2 for x in range(10)]
>>> type(l)
<type 'list'>複製代碼

前面已經介紹過生成器的優點，就是迭代海量數據時，顯然生成器更合適。

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