Python中可迭代对象、迭代器详解

在Python中，有这两个概念容易让人混淆。第一个是可迭代对象（Iterable），第二个是迭代器（Iterator），第三个是生成器（Generator），这里暂且不谈生成器。

可迭代对象

列表、元组、字符串、字典等都是可迭代对象，可以使用for循环遍历出所有元素的都可以称为可迭代对象（Iterable）。在Python的内置数据结构中定义了Iterable这个类，在collections.abc模块中，我们可以用这个来检测是否为可迭代对象。

>>>fromcollectionsimportIterable
>>>a=[1,2,3]
>>>isinstance(a,Iterable)
>>>True
>>>b='abcd'
>>>isinstance(b,Iterable)
>>>True

这些数据结构之所以能称之为Iterable，是因为其内部实现了__iter__()方法，从而可迭代。当我们使用for循环时，解释器会调用内置的iter()函数，调用前首先会检查对象是否实现了__iter__()方法，如果有就调用它获取一个迭代器（接下来会讲）。加入没有__iter__()方法，但是实现了__getitem__()方法，解释器会创建一个迭代器并且按顺序获取元素。如果这两个方法都没有找到，就会抛出TypeError异常。下面我们自定义对象，分别实现这两个方法（getitem(), iter()）

classMyObj:
def__init__(self,iterable):
self._iterable=list(iterable)
def__getitem__(self,item):
returnself._iterable[item]
obj=MyObj([1,2,3])
foriinobj:
print(i)

如上所示，这里没有实现__iter__方法，只实现了__getitem__方法，也使得Myobj称为可迭代对象。

下面我们实现__iter__方法，这里使用了yield语法用来产出值（这里需要生成器的知识）

classMyObj:
def__init__(self,iterable):
self._iterable=list(iterable)
def__iter__(self):
index=0
whileTrue:
try:
yieldself._iterable[index]
exceptIndexError:
break
index+=1
obj=MyObj([1,2,3])
foriinobj:
print(i)

这里同样让对象称为可迭代对象。

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迭代器

迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。

迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。

如上图所示，迭代器（Iterator）继承可迭代（Iterable），迭代器必须实现__iter__方法和__next__方法。其中__next__方法用于产出下一个元素。

由继承图可见，迭代器一定是可迭代对象，可迭代对象不一定是迭代器。

迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。

我们使用iter(iterable)即可把可迭代对象转换成迭代器。

使用next(iterator)来获取迭代器的下一个值。

>>>a=[3,4,5]
>>>a
>>>[3,4,5]
>>>iter(a)
>>><list_iteratorobjectat0x10b130ba8>
>>>iterator=iter(a)
>>>next(iterator)
>>>3
>>>next(iterator)
>>>4
>>>next(iterator)
>>>5
>>>next(iterator)
Traceback(mostrecentcalllast):
File"<input>",line1,in<module>
StopIteration

如上所示，因为对象实现了__next__方法，我们可以通过next(iterator)来获取迭代器的下一个值，直到没有值了，抛出StopIteration异常结束。

迭代器的背后

迭代器Iterator是一个抽象基类，它定义在_collections_abc.py中

Iterator源码如下

classIterator(Iterable):
__slots__=()
@abstractmethod
def__next__(self):
'Returnthenextitemfromtheiterator.Whenexhausted,raiseStopIteration'
raiseStopIteration
def__iter__(self):
returnself
@classmethod
def__subclasshook__(cls,C):
ifclsisIterator:
return_check_methods(C,'__iter__','__next__')
returnNotImplemented

可以看到，它实现了__subclasshook__方法，即不用显式继承Iterator，只需要实现__iter__和__next__方法即可称为Iterator的虚拟子类。这里凸现了Python的鸭子类型，实现特定的“协议”即可拥有某种行为。

另外，它自己也定义了__iter__方法，当我们使用iter(Iterator)时直接返回自己，不做任何处理。

iter（）函数的两个用法

官方文档中给出了说明：

iter(iterable)->iterator
iter(callable,sentinel)->iterator

Getaniteratorfromanobject.Inthefirstform,theargumentmust
supplyitsowniterator,orbeasequence.
Inthesecondform,thecallableiscalleduntilitreturnsthesentinel.

第一个用法：iter(iterable) -> iterator (把可迭代对象转换为迭代器)

第二个用法：iter(callable, sentinel) -> iterator (第一个参数：任何可调用对象，可以是函数，第二个是标记值，当可调用对象返回这个值时，迭代器抛出StopIteration异常，而不产出标记值)

>>>fromrandomimportchoice
>>>values=[1,2,3,4,5,6,7]
>>>deftest_iter():
>>>returnchoice(values)
>>>it=iter(test_iter,2)
>>>it
>>><callable_iteratorobjectat0x10b130b00>
>>>foriinit:
>>>print(i)
>>>7
>>>1
>>>7
>>>3
>>>1

上面代码的流程：test_iter函数从values列表中随机挑选一个值并返回，调用iter(callable, sentinel)函数，把sentinel标记值设置为2，返回一个callable_iterator实例，遍历这个特殊的迭代器，如果函数返回标记值2，直接抛出异常退出程序。这就是iter函数的鲜为人知的另一个用法。