Python3 迭代器与生成器

Python3 学习笔记 · 整理自菜鸟教程

一句话

迭代器是实现了 __iter__() 和 __next__() 的对象；生成器是用 yield 自动造出迭代器的函数，写起来更省事、更省内存。

要点

  • 可迭代对象（iterable）：能用于 for 的对象，如列表、字符串、字典、文件。
  • 迭代器（iterator）：既能被 for 遍历，又能被 next() 逐个取值。
  • iter(x) 把可迭代对象变成迭代器；next(it) 取下一个值。
  • 迭代器一次性：耗尽后不再返回值，只能重新 iter()。
  • 生成器函数含 yield，调用时返回生成器对象，不立即执行函数体。
  • 每次 next() 执行到 yield 处暂停，保留局部变量，下次从暂停处继续。
  • yield 可返回多个值（本质是元组），也可用 send() 向生成器传值。
  • 生成器是惰性求值：不一次性算完，适合处理大文件、无限序列。

语法 / 常用方法

语法/方法 说明 示例
iter(obj) 得到迭代器 it = iter([1, 2, 3])
next(it) 取下一个值，耗尽抛 StopIteration next(it) → 1
next(it, default) 耗尽时返回默认值，不抛异常 next(it, None)
for x in it 自动迭代，捕获 StopIteration for x in it: print(x)
yield value 生成器暂停并产出一个值 yield i
yield from seq 委托给另一个可迭代对象 yield from [1, 2]
gen.send(v) 唤醒生成器并传入值 g.send(10)
gen.close() 关闭生成器，抛 GeneratorExit g.close()
(x for x in ...) 生成器表达式，最简写法 sum(x*x for x in range(5))

代码示例

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# 1. 自定义迭代器：必须实现 __iter__ 和 __next__
class CountDown:
    def __init__(self, start):
        self.n = start

    def __iter__(self):
        return self              # 迭代器返回自身

    def __next__(self):
        if self.n <= 0:
            raise StopIteration  # 结束信号
        self.n -= 1
        return self.n + 1

for i in CountDown(3):
    print(i, end=" ")            # 3 2 1

# 2. 生成器函数：用 yield 代替手写迭代器
def fib(max_n):
    a, b = 0, 1
    for _ in range(max_n):
        yield a
        a, b = b, a + b

print(list(fib(6)))              # [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8]

# 3. 生成器惰性处理大文件（不占内存）
def read_lines(path):
    with open(path, encoding="utf-8") as f:
        for line in f:
            yield line.rstrip()

# 4. send() 双向通信
def echo():
    while True:
        received = yield        # 暂停，等待 send 传入
        if received is None:
            break
        print("收到:", received)

g = echo()
next(g)                         # 先启动到第一个 yield
g.send("hello")                 # 收到: hello

# 5. 生成器表达式：省内存的推导式
vs = (x * x for x in range(1000000))   # 不立即计算
print(next(vs))                 # 0

易错点

  • 迭代器只能遍历一次，第二次 for 没有输出，需要重新 iter()。
  • 生成器函数调用后不执行，第一次 next() 才真正运行。
  • 忘记实现 __iter__ 或 __next__，对象无法迭代。
  • 耗尽迭代器后继续 next() 会抛 StopIteration，用 next(it, default) 兜底。
  • return 在生成器里会结束生成，return value 的值挂在 StopIteration.value，不直接返回。
  • 生成器里若有 try/finally，close() 会触发 finally 清理。