解决python疑难杂症—什么是迭代协议、迭代对象和迭代器?

什么是迭代协议

只要某个类型(类)定义了iter()next()方法就表示支持迭代协议。

iter()需要返回一个可迭代对象。只要定义了iter()就表示能够通过for/in/map/zip等迭代工具进行对应的迭代,也可以手动去执行迭代操作

1 for x in Iterator
2 X in Iterator

同时,可迭代对象还可以作为某些函数参数,例如将可迭代对象构建成一个列表list(Iterator)来查看这个可迭代对象会返回哪些数据:

L = list(Iterator)

需要注意的是,for/in/map/zip等迭代工具要操作的对象并不一定要实现iter(),实现了getitem()也可以。getitem()是数值索引迭代的方式,它的优先级低于iter()

next()方法用于向前一次返回一个结果,并且在前进到结尾的地方触发StopIteration异常。

再次说明,只要实现了这两个方法的类型,就表示支持迭代协议,可以被迭代。

例如open()的文件类型:

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1 >>> f=open(‘a.txt‘)

2 >>> dir(f)

3 [... ‘__iter__‘, ... ‘__next__‘, ...]

但如果看下列表类型、元组、字符串等容器类型的属性列表,会发现没有它们只有iter(),并没有next()

1 >>> dir(list)
2 [... ‘__iter__‘, ...]
3
4 >>> dir(tuple)
5 [... ‘__iter__‘, ...]
6
7 >>> dir(str)
8 [... ‘__iter__‘, ...‘]
9 
10 >>> dir(set)
11 [... ‘__iter__‘, ...]
12
13 >>> dir(dict)
14 [... ‘__iter__‘, ...]

但为什么它们能进行迭代呢?继续看下文"可迭代对象"的解释。

解决python疑难杂症—什么是迭代协议、迭代对象和迭代器?

什么是迭代对象和迭代器

对于前面的容器类型(list/set/str/tuple/dict)只有iter()而没有next(),但却可以进行迭代操作的原因,是这些容器类型的iter()返回了一个可迭代对象,而这些可迭代对象才是真的支持迭代协议、可进行迭代的对象。

1 >>> L=[1,2,3,4]
2 >>> L_iter = L.__iter__()
3 
4 >>> L_iter
5 <list_iterator object at 0x000001E53A105400>
6 
7 >>> dir(L_iter)
8 [... ‘__iter__‘, ... ‘__next__‘, ...]
9 
10 >>> L.__next__()
11 Traceback (most recent call last):
12 File "<stdin>", line 1, in <module>
13 AttributeError: ‘list‘ object has no attribute ‘__next__‘
14 
15 >>> L_iter.__next__()
16 1
17 >>> L_iter.__next__()
18 2
19 >>> L_iter.__next__()
20 3
21 >>> L_iter.__next__()
22 4

所以,对于容器类型,它们是通过iter()来返回一个迭代对象,然后这个可迭代对象需要支持迭代协议(有iter()next()方法)。

也就是说,所谓的迭代对象是通过iter()来返回的。迭代对象不一定可迭代,只有支持迭代协议的迭代对象才能称为可迭代对象

迭代器则是迭代对象的一种类型统称,只要是可迭代对象,都可以称为迭代器。所以,一般来说,迭代器和可迭代对象是可以混用的概念。但严格点定义,迭代对象是iter()返回的,迭代器是iter()返回的,所以它们的关系是:从迭代对象中获取迭代器(可迭代对象)。

如果要自己定义迭代对象类型,不仅需要返回可迭代对象,还需要这个可迭代对象同时实现了iter()next()

正如open()返回的类型,它有iter()和next(),所以它支持迭代协议,可以被迭代。再者,它的iter()返回的是自身,而自身又实现了这两个方法,所以它是可迭代对象:

1 >>> f = open(‘a.txt‘)
2 >>> f.__iter__() is f
3 True

所以,如果想要知道某个对象是否可迭代,可以直接调用iter()来测试,如果它不抛出异常,则说明可迭代(尽管还要求实现next())。

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