生成器(Generators)

生成器也是一种迭代器，但是你只能对其迭代一次。这是因为它们并没有把所有的值存在内存中，而是在运行时生成值。你通过遍历来使用它们，要么用一个“for”循环，要么将它们传递给任意可以进行迭代的函数和结构。大多数时候生成器是以函数来实现的。然而，它们并不返回一个值，而是yield(暂且译作“生出”)一个值。这里有个生成器函数的简单例子：

  1. def generator_function():
  2.     for i in range(10):
  3.         yield i
  5. for item in generator_function():
  6.     print(item)
  8. # Output: 0
  9. # 1
  10. # 2
  11. # 3
  12. # 4
  13. # 5
  14. # 6
  15. # 7
  16. # 8
  17. # 9

这个案例并不是非常实用。生成器最佳应用场景是：你不想同一时间将所有计算出来的大量结果集分配到内存当中，特别是结果集里还包含循环。

译者注：这样做会消耗大量资源

许多Python 2里的标准库函数都会返回列表，而Python 3都修改成了返回生成器，因为生成器占用更少的资源。

下面是一个计算斐波那契数列的生成器：

  1. # generator version
  2. def fibon(n):
  3.     a = b = 1
  4.     for i in range(n):
  5.         yield a
  6.         a, b = b, a + b

函数使用方法如下：

  1. for x in fibon(1000000):
  2.     print(x)

用这种方式，我们可以不用担心它会使用大量资源。然而，之前如果我们这样来实现的话：

  1. def fibon(n):
  2.     a = b = 1
  3.     result = []
  4.     for i in range(n):
  5.         result.append(a)
  6.         a, b = b, a + b
  7.     return result

这也许会在计算很大的输入参数时，用尽所有的资源。我们已经讨论过生成器使用一次迭代，但我们并没有测试过。在测试前你需要再知道一个Python内置函数：next()。它允许我们获取一个序列的下一个元素。那我们来验证下我们的理解：

  1. def generator_function():
  2.     for i in range(3):
  3.         yield i
  5. gen = generator_function()
  6. print(next(gen))
  7. # Output: 0
  8. print(next(gen))
  9. # Output: 1
  10. print(next(gen))
  11. # Output: 2
  12. print(next(gen))
  13. # Output: Traceback (most recent call last):
  14. #            File "<stdin>", line 1, in <module>
  15. #         StopIteration

我们可以看到，在yield掉所有的值后，next()触发了一个StopIteration的异常。基本上这个异常告诉我们，所有的值都已经被yield完了。你也许会奇怪，为什么我们在使用for循环时没有这个异常呢？啊哈，答案很简单。for循环会自动捕捉到这个异常并停止调用next()。你知不知道Python中一些内置数据类型也支持迭代哦？我们这就去看看：

  1. my_string = "Yasoob"
  2. next(my_string)
  3. # Output: Traceback (most recent call last):
  4. #      File "<stdin>", line 1, in <module>
  5. #    TypeError: str object is not an iterator

好吧，这不是我们预期的。这个异常说那个str对象不是一个迭代器。对，就是这样！它是一个可迭代对象，而不是一个迭代器。这意味着它支持迭代，但我们不能直接对其进行迭代操作。那我们怎样才能对它实施迭代呢？是时候学习下另一个内置函数，iter。它将根据一个可迭代对象返回一个迭代器对象。这里是我们如何使用它：

  1. my_string = "Yasoob"
  2. my_iter = iter(my_string)
  3. next(my_iter)
  4. # Output: 'Y'

现在好多啦。我肯定你已经爱上了学习生成器。一定要记住，想要完全掌握这个概念，你只有使用它。确保你按照这个模式，并在生成器对你有意义的任何时候都使用它。你绝对不会失望的！