完全理解 Python 迭代对象、迭代器、生成器

完全理解 Python 迭代对象、迭代器、生成器

• 本文源自RQ作者的一篇博文，原文是Iterables vs. Iterators vs. Generators
• 中文版：http://python.jobbole.com/87805/

• 容器、迭代对象、迭代器、生成器关系图
  

• 容器(container)
  容器是一种把多个元素组织在一起的数据结构，容器中的元素可以逐个地迭代获取，可以用in, not in关键字判断元素是否包含在容器中。通常这类数据结构把所有的元素存储在内存中（也有一些特例，并不是所有的元素都放在内存，比如迭代器和生成器对象）在Python中，常见的容器对象有列表、字典、字符串、元组，打开的file和sockets等。

• 迭代对象
  可迭代对象是一种可以循环遍历的对象，但并不是指某种具体的数据类型，list、dict、set、str是可迭代对象，打开的file和sockets也是可迭代对象，支持iter方法的对象就是一个可迭代对象。

• 迭代器(iterator)

  • 那么什么迭代器呢？它是一个带状态的对象，他能在你调用next()方法的时候返回容器中的下一个值，任何实现了iter和next()（python2中实现next()）方法的对象都是迭代器，iter返回迭代器自身，next返回容器中的下一个值，如果容器中没有更多元素了，则抛出StopIteration异常。
  • 所以，迭代器就是实现了工厂模式的对象，它在你每次你询问要下一个值的时候给你返回。有很多关于迭代器的例子，比如itertools函数返回的都是迭代器对象。
  • 迭代器就像一个懒加载的工厂，等到有人需要的时候才给它生成值返回，没调用的时候就处于休眠状态等待下一次调用。

• 生成器(generator)

  • 生成器算得上是Python语言中最吸引人的特性之一，生成器其实是一种特殊的迭代器，不过这种迭代器更加优雅。它不需要再像上面的类一样写iter()和next()方法了，只需要一个yiled关键字。 生成器一定是迭代器（反之不成立）。
  • 生成器在Python中是一个非常强大的编程结构，可以用更少地中间变量写流式代码，此外，相比其它容器对象它更能节省内存和CPU，当然它可以用更少的代码来实现相似的功能。

• 生成器表达式(generator expression)
  生成器表达式是列表推倒式的生成器版本，看起来像列表推导式，但是它返回的是一个生成器对象而不是列表对象。

• 总结
  
  • 容器是一系列元素的集合，str、list、set、dict、file、sockets对象都可以看作是容器，容器都可以被迭代（用在for，while等语句中），因此他们被称为可迭代对象。
  • 可迭代对象实现了iter方法，该方法返回一个迭代器对象。
  • 迭代器持有一个内部状态的字段，用于记录下次迭代返回值，它实现了next和iter方法，迭代器不会一次性把所有元素加载到内存，而是需要的时候才生成返回结果。
  • 生成器是一种特殊的迭代器，它的返回值不是通过return而是用yield。
  • 参考链接：https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html#iterator-types