想象一下, 你创造了一个非凡的机器, 能够每天生成成千上万个灯泡。 机器用一个独特的序列号的盒子生成这些灯泡。 您没有足够的空间同时存储所有这些灯泡, 所以您想要调整它来生成点燃灯泡 。

Python 生成器与这个概念没有多大区别。 想象一下, 您有一个叫做条形码_ 生成器的函数, 可以为框生成独特的序列号 。 显然, 您可以在硬件( RAM) 的限制下, 由函数返回大量这样的条形码 。 一个更明智和空间效率更高的选项是按需生成这些序列号 。

机器代码 :

def barcode_generator():
    serial_number = 10000  # Initial barcode
    while True:
        yield serial_number
        serial_number += 1


barcode = barcode_generator()
while True:
    number_of_lightbulbs_to_generate = int(input("How many lightbulbs to generate? "))
    barcodes = [next(barcode) for _ in range(number_of_lightbulbs_to_generate)]
    print(barcodes)

    # function_to_create_the_next_batch_of_lightbulbs(barcodes)

    produce_more = input("Produce more? [Y/n]: ")
    if produce_more == "n":
        break

注意下个( 条码) 位 。

如你所见, 我们有一个自足的“ 功能” , 每次生成下一个独特的序列号。 此函数返回一个生成器 。 正如您所看到的, 我们并不是每次我们需要一个新的序列号时都会调用该功能, 而是使用下一个( ) , 给生成器来获取下一个序列号 。

低拉隔热器

更精确地说, 这个生成器是一个懒惰的循环器 。 循环器是一个帮助我们绕过一个天体序列的物体。 它被称为懒惰, 因为它在需要之前不会在内存中装入序列中的所有项目。 上一个示例中的下一个是从循环器获取下一个项目的清晰方式 。 隐含方式用于循环 :

for barcode in barcode_generator():
    print(barcode)

这将无穷尽地打印条形码, 但你不会失去内存 。

换句话说,一个发电机看起来像一个函数,但行为却像一个迭代器。

现实世界应用?

最后, 真实世界应用程序 。 当您在大序列中工作时, 它们通常是有用的 。 想象一下从有数十亿记录的磁盘上读取一个巨大的文件。 在您能够处理其内容之前, 在记忆中读取整个文件, 很可能是行不通的( 也就是说, 您将失去记忆 ) 。

下面是浅白语言的例子。我将提供高层次人类概念与低层次Python概念之间的对应关系。

我想用数字序列操作, 但我不想用这个序列的创建来烦恼我自己, 我只想专注于我想做的操作。 因此, 我做以下工作:

我打电话给你并告诉你,我想要一个以特定方式计算的数字序列,我告诉你算法是什么。 这个步骤对应着定义发电机的函数, 也就是包含一个产出的函数。 稍后我告诉你, “ 好, 准备好告诉我数字的序列 ” 。 这个步骤对应着调用发电机的函数, 返回一个发电机对象。 注意不要告诉我任何数字; 你只是拿起你的纸张和铅笔。 我问你, “ 请告诉我下一个数字 ” , 然后你告诉我第一个数字; 之后, 你等着我问你下一个数字。 这是你的任务, 也就是确定你所在的位置, 你已经说过的数字, 下一个数字是什么。 我不在乎细节。 这个步骤相当于在发电机对象上调用下一个( 发电机) 号码的方法。 ( Python 2, next) 注意, 这是一个发电机对象的方法; 在 Python 3, 它被命名为...

这是生成器所做的( 包含一个产值的函数 ) ; 它开始在第一个( ) 上执行, 当它做一个产值时暂停, 当要求下一个( ) 值时, 它会从最后一点继续 。 它的设计完全符合 Python 的循环协议, 协议描述如何按顺序要求值 。

迭代协议最著名的用户是 Python 的命令用户。 所以, 当你做 :

for item in sequence:

序列是否是一个列表、字符串、字典或上述生成对象并不重要;结果是一样的:您逐个阅读序列中的项目。

请注意,定义含有产出关键字的函数不是创建生成器的唯一方法;它只是创建生成器的最简单的方法。

欲知更准确的信息,请阅读Python文件中的迭代机类型、产量说明和发电机。

收益率与返回率相似。区别是:

函数输出使函数可循环( 在以下示例中, 质数( n= 1) 函数成为可循环的 )。 它基本上意味着下次调用函数时, 它会从它离开的地方( 以产出表达式的线为后方) 继续 。

def isprime(n):
    if n == 1:
        return False
    for x in range(2, n):
        if n % x == 0:
            return False
    else:
        return True

def primes(n = 1):
   while(True):
       if isprime(n): yield n
       n += 1 

for n in primes():
    if n > 100: break
    print(n)

在上述例子中, 如果是inprime( n) 是真实的, 它会返回质号。 在下一个迭代中, 它会从下一行继续

n += 1  

在描述如何使用发电机的许多伟大答案中, 我感到还没有给出一种答案。 这是编程语言理论的答案:

Python 中的收益率语句返回了一个发电机。 Python 的发电机功能返回了连续性( 具体地说, 是一种共同的常规, 但连续性代表了了解情况的一般机制 ) 。

编程语言理论的继续是更根本的计算方法,但通常不会被使用,因为它们极难解释,也很难执行。但是,关于继续的理念很简单:是计算状态尚未完成。在这种状态下,变量的当前值、尚未执行的操作等等被保存。然后,在程序稍后的某个时候,可以援引继续,使程序的变量被重新设置到状态,保存的操作被执行。

以这种更一般的形式, 延续可以用两种方式执行 。 以调用/ cc 方式, 程序堆放的堆放被实际保存, 然后当继续使用时, 堆放被恢复 。

在继续传承风格(CPS)中,续编只是程序员明确管理和传到子例程的正常功能(仅在功能为头等语言的语文中),程序员明确管理和传到子例程。在这种风格中,程序状态代表关闭(和恰好在其中编码的变量),而不是堆叠中某处的变量。 管理控制流程的功能接受继续作为参数(在CPS的某些变异中,功能可能接受多重延续),并通过仅拨打这些函数来操纵控制流程,然后返回。一个非常简单的延续传承风格实例如下:

def save_file(filename):
  def write_file_continuation():
    write_stuff_to_file(filename)

  check_if_file_exists_and_user_wants_to_overwrite(write_file_continuation)

在此(非常简单化的)示例中,程序员将实际写入文件的操作保存为续存(这有可能是一个非常复杂的操作,有许多细节要写出来),然后将这一续存(即作为头等关闭)传递给另一个操作员,该操作员会做一些更多的处理,然后在必要时调用它。 (在实际的 GUI 编程中,我大量使用这种设计模式,要么是因为它可以节省我的代码线,要么更重要的是,在图形用户界面事件触发后管理控制流程。 )

这个职位的其余部分将不失为一般性,将连续性概念化为CPS, 因为它很容易理解和阅读。

调

现在让我们来谈谈Python 的发电机。 发电机是一种特定的子延续类型。 虽然继续一般能够保存计算状态( 即程序调用堆) , 但发电机只能保存循环器的循环状态 。 虽然这个定义对于发电机的某些使用案例来说有点误导 。 例如 :

def f():
  while True:
    yield 4

这显然是一个合理的可循环性,其行为是明确的 -- 每次发电机在发电机上转动时,它就会返回 4 (并永远这样做 ) 。但是,在考虑迭代器时,它可能并不是一种典型的可循环的类型(例如,收藏中的x:Do_hine(x) ) 。 这个例子说明了发电机的力量:如果有什么是迭代器,一个发电机可以保存其迭代状态。

需要重申: 继续可以保存程序堆叠的状态, 发电机可以保存循环状态 。 这意味着继续能力比发电机强大得多, 同时发电机也容易得多。 语言设计师更容易实施,程序设计员更容易使用( 如果您有时间燃烧, 试着读懂和理解关于继续和调用/ cc的页面 ) 。

但您可以很容易地实施(和概念化)发电机,作为延续传承风格的一个简单而具体的例子:

当调用产值时, 它会告诉函数返回一个延续。 当再次调用函数时, 它从它所剩的开始。 所以, 在伪假伪代码( 即不是伪代码, 但不是代码) 中, 生成器的下一个方法基本上如下 :

class Generator():
  def __init__(self,iterable,generatorfun):
    self.next_continuation = lambda:generatorfun(iterable)

  def next(self):
    value, next_continuation = self.next_continuation()
    self.next_continuation = next_continuation
    return value

当产出关键字实际上为实际生成功能的合成糖时, 基本上是类似 :

def generatorfun(iterable):
  if len(iterable) == 0:
    raise StopIteration
  else:
    return (iterable[0], lambda:generatorfun(iterable[1:]))

记住这只是假码,而Python发电机的实际安装则更为复杂。 但是,为了了解正在发生的事情,试图使用持续的传记风格来实施生成器,而不使用产出关键字。

虽然很多答案都表明你为什么用一个产量来创建发电机, 但对于产量来说却有更多的用途。 做一个共同的习惯很容易, 这样可以让信息在两个代码区块之间传递。 我不再重复任何已经给出的关于使用产量来创建发电机的好例子 。

为了帮助理解下一个代码中的产值, 您可以用手指通过任何有产值的代码来追踪循环。 每次你的手指碰到产量的代码时, 您必须等待下一个或发送输入。 调用下一个代码时, 您可以跟踪代码, 直到你到达产量... 产值右侧的代码被评估并返回到调用者... 然后您等待。 当调用下一个代码时, 您会通过代码执行另一个循环。 但是, 您会注意到, 产值也可以用一个发送方式来使用。 发送时, 将会将一个调用器的值发送到产值中 。 如果发送了, 则会收到发送的值, 然后将其从左侧吐出... , 然后通过代码的跟踪直到您再次到达产量( 返回最后的值, 如下一个调用 ) 。

例如:

>>> def coroutine():
...     i = -1
...     while True:
...         i += 1
...         val = (yield i)
...         print("Received %s" % val)
...
>>> sequence = coroutine()
>>> sequence.next()
0
>>> sequence.next()
Received None
1
>>> sequence.send('hello')
Received hello
2
>>> sequence.close()

产量的另一种用途和含义(自Python3.3以来):

yield from <expr>

PEP380 -- -- 属于子发电机的语法:

提议对发电机使用语法将部分操作权下放给另一个发电机。 这样可以将含有“ ield” 的代码部分输入到另一个发电机中。 此外, 允许次发电机返回一个值, 并将价值提供给授权发电机。 新的语法也为当一台发电机再生价值时实现优化开辟了某些机会 。

此外,这将引入(自Python3.5以来):

async def new_coroutine(data):
   ...
   await blocking_action()

以避免与正常发电机混为一谈(两者均使用每天的产量)。