一篇文章弄懂Python中的可迭代对象、迭代器和生成器

我们都知道，序列可以迭代。但是，你知道为什么吗？本文来探讨一下迭代背后的原理。

序列可以迭代的原因：iter 函数。解释器需要迭代对象 x 时，会自动调用 iter(x)。内置的 iter 函数有以下作用：

(1) 检查对象是否实现了 iter 方法，如果实现了就调用它，获取一个迭代器。

(2) 如果没有实现 iter 方法，但是实现了 getitem 方法，而且其参数是从零开始的索引，Python 会创建一个迭代器，尝试按顺序（从索引 0 开始）获取元素。

(3) 如果前面两步都失败，Python 抛出 TypeError 异常，通常会提示“C objectis not iterable”（C 对象不可迭代），其中 C 是目标对象所属的类。

由此我们可以明确知道什么是可迭代的对象：使用 iter 内置函数可以获取迭代器的对象。即要么对象实现了能返回迭代器的 iter 方法，要么对象实现了 getitem 方法，而且其参数是从零开始的索引。

下面看一个实现了getitem方法的例子：

输出结果：

我们创建了一个类Eg1，并且为这个类实现了 getitem 方法，它的实例化对象o1 就是可迭代对象。

下面我们看一个实现 iter 方法的例子，因为用到了迭代器，所以在此我们必须在明确一下迭代器的用法。标准的迭代器接口有两个方法：

返回下一个可用的元素，如果没有元素了，抛出 StopIteration异常。

返回 self，以便在应该使用可迭代对象的地方使用迭代器，例如在 for 循环中。

我们创建了Eg2类，并为它实现了 iter 方法，此方法返回一个迭代器Eg2Iterator。 Eg2Iterator 实现了我们之前所说的next和iter方法。实例化对象，并循环输出：

可见，和o1是一样的。

我们通过两种方法实现了一个自己的可迭代对象，再此过程中我们要明确可迭代的对象和迭代器之间的关系：

Python 从可迭代的对象中获取迭代器。

iter方法从我们自己创建的迭代器类中获取迭代器，而getitem方法是python内部自动创建迭代器。

至此，我们明白了如何正确地实现可迭代对象，并且引出了怎样实现迭代器，但是使用迭代器方法（即上面的例子2）的代码量有点大，下面我们来了解一下如何使用更符合 Python 习惯的方式实现 Eg2类。

哦了！就这么简单优雅！不用再单独定义一个迭代器类！

这里我们使用了yield 关键字，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，生成器函数是生成器工厂。当然，例子3的代码还可以使用yield from进一步简化：

到这里我们明白了可迭代对象和迭代器，还引申出了生成器，但还有一点没有提，那就是生成器表达式。

使用生成器表达式例子4的代码可以修改为：

在python中，所有生成器都是迭代器。

最后，总结一下：

（1）什么是可迭代对象？可迭代对象要么实现了能返回迭代器的 iter 方法，要么实现了 getitem 方法而且其参数是从零开始的索引。

（2）什么是迭代器？迭代器是这样的对象：实现了无参数的 next 方法，返回下一个元素，如果没有元素了，那么抛出 StopIteration 异常；并且实现iter 方法，返回迭代器本身。

（3）什么是生成器？生成器是带有 yield 关键字的函数。调用生成器函数时，会返回一个生成器对象。

（4）什么是生成器表达式？生成器表达式是创建生成器的简洁句法，这样无需先定义函数再调用。

总结