一文搞懂ES6生成器函数：从语法到惰性求值的核心逻辑

生成器函数（Generator Function）是 JavaScript（ES6+）、Python 等语言中一种特殊的函数，核心作用是 分步生成数据、按需产出结果，而非一次性返回所有值。它的核心特点是「暂停执行、惰性求值」，能有效节省内存（尤其处理大数据集时），并支持迭代器协议（可通过 for...of 循环遍历）。

一、核心本质

普通函数调用后会 一次性执行完毕并返回结果（或 undefined），执行过程中无法暂停；生成器函数调用后 不会立即执行，而是返回一个「生成器对象（Generator Object）」—— 这个对象既是「迭代器」（有 next() 方法），也是「可迭代对象」（可被 for...of 遍历）。只有通过调用生成器对象的 next() 方法，函数才会执行，直到遇到 yield 关键字暂停，将 yield 后的值作为「当前结果」返回；再次调用 next()，函数从暂停处继续执行，直到下一个 yield 或函数结束。

二、语法特征（以 JavaScript 为例）

1. 函数声明时加 * 标记（function*）；
2. 函数体内用 yield 关键字「产出」数据（每次 yield 对应一次结果）；
3. 调用时直接写 fn()，返回生成器对象（而非执行函数体）。

基础示例：

// 定义生成器函数
function* numberGenerator() {
  yield 1; // 第一次调用 next() 产出 1，暂停
  yield 2; // 第二次调用 next() 产出 2，暂停
  yield 3; // 第三次调用 next() 产出 3，暂停
  return "结束"; // 第四次调用 next()，返回 return 值，函数终止
}

// 调用生成器函数：返回生成器对象（函数体未执行）
const generator = numberGenerator();

// 调用 next() 触发执行，返回 { value: 产出值, done: 是否结束 }
console.log(generator.next()); // { value: 1, done: false }
console.log(generator.next()); // { value: 2, done: false }
console.log(generator.next()); // { value: 3, done: false }
console.log(generator.next()); // { value: "结束", done: true }
console.log(generator.next()); // { value: undefined, done: true }（后续调用均返回此结果）

三、关键特性

1. 惰性求值（按需生成）

生成器不会一次性计算所有结果，只有当调用 next() 时才会生成下一个值。适合处理 大数据集、无限序列（如斐波那契数列），避免一次性加载所有数据导致内存溢出：

// 生成无限递增的整数序列（不会占用大量内存）
function* infiniteGenerator() {
  let i = 0;
  while (true) {
    yield i++;
  }
}

const infinite = infiniteGenerator();
console.log(infinite.next().value); // 0
console.log(infinite.next().value); // 1
console.log(infinite.next().value); // 2
// 按需获取，永远不会耗尽（但不会占满内存）

2. next() 可传参（给上一个 yield 赋值）

next(arg) 的参数会作为「上一个 yield 表达式的返回值」，实现「双向通信」（生成器产出值，调用方传递参数）：

function* talkGenerator() {
  const name = yield "你好，请问你叫什么？"; // 第一次 next() 产出问题，暂停；name 接收下一次 next() 的参数
  yield `你好，${name}！`; // 第二次 next() 产出问候，暂停
}

const talk = talkGenerator();
console.log(talk.next().value); // { value: "你好，请问你叫什么？", done: false }
console.log(talk.next("小明").value); // { value: "你好，小明！", done: false }

3. 可被 for...of 遍历

生成器对象是可迭代对象，for...of 会自动调用 next()，直到 done: true（会忽略 return 的值）：

function* fruitGenerator() {
  yield "苹果";
  yield "香蕉";
  yield "橙子";
  return "遍历结束"; // for...of 会忽略此值
}

// 遍历生成器
for (const fruit of fruitGenerator()) {
  console.log(fruit); // 输出：苹果、香蕉、橙子（无 "遍历结束"）
}

4. yield* 委托遍历

yield* 可以将遍历权委托给另一个生成器（或可迭代对象，如数组），简化嵌套生成器的调用：

function* subGenerator() {
  yield 3;
  yield 4;
}

function* mainGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield* subGenerator(); // 委托给 subGenerator，相当于 yield 3、yield 4
  yield 5;
}

for (const num of mainGenerator()) {
  console.log(num); // 输出：1、2、3、4、5
}

四、Python 中的生成器函数（补充）

Python 中生成器函数的逻辑与 JS 一致，语法差异：

• 无需 function*，直接用 def 定义；
• 用 yield 产出值，调用后返回生成器对象；
• 同样支持 next() 调用和 for...of（Python 中是 for...in）遍历。

Python 示例：

def number_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3
    return "结束"

# 调用生成器函数，返回生成器对象
gen = number_generator()

print(next(gen))  # 1
print(next(gen))  # 2
print(next(gen))  # 3
# print(next(gen))  # 抛出 StopIteration 异常，异常值为 "结束"

# for...in 遍历（自动处理 StopIteration）
for num in number_generator():
    print(num)  # 1、2、3（忽略 return 值）

五、应用场景

1. 处理大数据集 / 文件：逐行读取大文件、分批处理数据库查询结果（避免一次性加载所有数据）；
2. 生成无限序列：斐波那契数列、自增 ID 生成器等；
3. 异步流程控制（JS 早期）：在 async/await 普及前，生成器常与 co 库配合实现异步代码同步化（现在已被 async/await 替代，但原理相通）；
4. 迭代器封装：简化自定义可迭代对象的实现（无需手动写 Symbol.iterator 方法）。

总结

生成器函数的核心是「暂停 - 恢复」的执行机制和「惰性求值」的特性：

• 普通函数：一次执行，返回所有结果；
• 生成器函数：分步执行，按需返回结果，节省内存且支持灵活的双向通信。

它是处理「需要分步生成数据」场景的高效工具，也是理解迭代器、异步编程（如 async/await）的重要基础。