迭代器和生成器之间的区别是什么?举一些例子来说明你在什么时候使用每种情况会很有帮助。


当前回答

iterator是一个更通用的概念:任何具有__next__方法(Python 2中的next)和__iter__方法且返回self的对象。

每个生成器都是迭代器,反之亦然。生成器是通过调用具有一个或多个yield表达式(yield语句,在Python 2.5及更早版本中)的函数来构建的,它是一个满足上一段对迭代器定义的对象。

当你需要一个具有复杂状态维护行为的类,或者想公开__next__(以及__iter__和__init__)之外的其他方法时,你可能想使用自定义迭代器,而不是生成器。大多数情况下,一个生成器(有时,对于足够简单的需求,一个生成器表达式)就足够了,而且编码更简单,因为状态维护(在合理的范围内)基本上是由框架挂起和恢复“为您完成”的。

例如,一个生成器,如:

def squares(start, stop):
    for i in range(start, stop):
        yield i * i

generator = squares(a, b)

或等效的生成器表达式(genexp)

generator = (i*i for i in range(a, b))

将需要更多的代码来构建自定义迭代器:

class Squares(object):
    def __init__(self, start, stop):
       self.start = start
       self.stop = stop
    def __iter__(self): return self
    def __next__(self): # next in Python 2
       if self.start >= self.stop:
           raise StopIteration
       current = self.start * self.start
       self.start += 1
       return current

iterator = Squares(a, b)

但是,当然,使用类Squares,你可以很容易地提供额外的方法。

def current(self):
    return self.start

如果您的应用程序中确实需要这些额外的功能。

其他回答

可迭代对象是可以(自然地)迭代的对象。然而,要做到这一点,你将需要一个类似迭代器对象的东西,是的,术语可能令人困惑。可迭代对象包括__iter__方法,该方法将返回可迭代对象的迭代器对象。

迭代器对象是一个实现迭代器协议的对象——一组规则。在这种情况下,它必须至少有这两个方法:__iter__和__next__。__next__方法是一个提供新值的函数。__iter__方法返回迭代器对象。在更复杂的对象中,可能有单独的迭代器,但在更简单的情况下,__iter__返回对象本身(通常返回self)。

一个iterable对象是一个列表对象。它不是一个迭代器,但它有一个__iter__方法,返回一个迭代器。你可以直接以things.__iter__()的形式调用这个方法,或者使用iter(things)。

如果你想遍历任何集合,你需要使用它的迭代器:

things_iterator = iter(things)
for i in things_iterator:
    print(i)

然而,Python会自动使用迭代器,这就是为什么你从来没有看到上面的例子。相反,你可以这样写:

for i in things:
    print(i)

自己编写迭代器可能很乏味,所以Python有一个更简单的选择:生成器函数。生成器函数不是普通的函数。不是遍历代码并返回最终结果,而是延迟代码,函数立即返回一个生成器对象。

生成器对象类似于迭代器对象,因为它实现了迭代器协议。这对于大多数目的来说已经足够好了。在其他答案中有许多生成器的例子。

简而言之,迭代器是一个对象,它允许您迭代另一个对象,无论它是一个集合还是其他一些值的来源。生成器是一个简化的迭代器,它或多或少完成相同的工作,但更容易实现。

通常情况下,如果你只需要发电机,你会选择发电机。但是,如果您正在构建一个更复杂的对象,其中包含其他特性之间的迭代,则应该使用迭代器协议。

之前的回答忽略了这一点:生成器有close方法,而典型的迭代器没有。close方法在生成器中触发StopIteration异常,该异常可能在迭代器中的finally子句中被捕获,以获得运行一些清理的机会。这种抽象使得它在大型迭代器中比简单迭代器更有用。可以像关闭文件一样关闭生成器,而不必担心下面有什么。

也就是说,我个人对第一个问题的回答是:iteratable只有__iter__方法,典型的迭代器只有__next__方法,生成器既有__iter__又有__next__,还有一个附加的close。

For the second question, my personal answer would be: in a public interface, I tend to favor generators a lot, since it’s more resilient: the close method an a greater composability with yield from. Locally, I may use iterators, but only if it’s a flat and simple structure (iterators does not compose easily) and if there are reasons to believe the sequence is rather short especially if it may be stopped before it reach the end. I tend to look at iterators as a low level primitive, except as literals.

对于控制流而言,生成器是一个与承诺同样重要的概念:两者都是抽象的和可组合的。

对于相同的数据,你可以比较两种方法:

def myGeneratorList(n):
    for i in range(n):
        yield i

def myIterableList(n):
    ll = n*[None]
    for i in range(n):
        ll[i] = i
    return ll

# Same values
ll1 = myGeneratorList(10)
ll2 = myIterableList(10)
for i1, i2 in zip(ll1, ll2):
    print("{} {}".format(i1, i2))

# Generator can only be read once
ll1 = myGeneratorList(10)
ll2 = myIterableList(10)

print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))
print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))

# Generator can be read several times if converted into iterable
ll1 = list(myGeneratorList(10))
ll2 = myIterableList(10)

print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))
print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))

此外,如果检查内存占用,生成器占用的内存要少得多,因为它不需要同时将所有值存储在内存中。

添加一个答案,因为现有的答案都没有专门解决官方文献中的困惑。

生成器函数是用yield而不是return定义的普通函数。当被调用时,生成器函数返回一个生成器对象,这是一种迭代器——它有一个next()方法。当调用next()时,将返回生成器函数产生的下一个值。

函数或对象都可以被称为“生成器”,这取决于你阅读的Python源文档。Python术语表表示生成器函数,而Python wiki表示生成器对象。Python教程成功地在三句话中暗示了这两种用法:

生成器是用于创建迭代器的简单而强大的工具。它们像常规函数一样编写,但在需要返回数据时使用yield语句。每次在它上调用next()时,生成器都会从停止的地方恢复(它会记住所有的数据值和最后执行的语句)。

前两句话用生成器函数标识生成器,而第三句话用生成器对象标识它们。

尽管存在这些困惑,但人们可以从Python语言参考中找到明确的最终答案:

yield表达式仅在定义生成器函数时使用,并且只能在函数定义的主体中使用。在函数定义中使用yield表达式足以导致该定义创建一个生成器函数,而不是普通函数。 当调用generator函数时,它返回一个称为generator的迭代器。然后,该生成器控制生成器函数的执行。

因此,在正式和精确的用法中,“generator”不合格指的是生成器对象,而不是生成器功能。

上面的参考资料是针对Python 2的,但Python 3语言参考资料也说了同样的事情。然而,Python 3术语表指出

发电机……通常指生成器函数,但在某些上下文中也可能指生成器迭代器。在意图不明确的情况下,使用完整的术语可以避免歧义。

iterator是一个更通用的概念:任何具有__next__方法(Python 2中的next)和__iter__方法且返回self的对象。

每个生成器都是迭代器,反之亦然。生成器是通过调用具有一个或多个yield表达式(yield语句,在Python 2.5及更早版本中)的函数来构建的,它是一个满足上一段对迭代器定义的对象。

当你需要一个具有复杂状态维护行为的类,或者想公开__next__(以及__iter__和__init__)之外的其他方法时,你可能想使用自定义迭代器,而不是生成器。大多数情况下,一个生成器(有时,对于足够简单的需求,一个生成器表达式)就足够了,而且编码更简单,因为状态维护(在合理的范围内)基本上是由框架挂起和恢复“为您完成”的。

例如,一个生成器,如:

def squares(start, stop):
    for i in range(start, stop):
        yield i * i

generator = squares(a, b)

或等效的生成器表达式(genexp)

generator = (i*i for i in range(a, b))

将需要更多的代码来构建自定义迭代器:

class Squares(object):
    def __init__(self, start, stop):
       self.start = start
       self.stop = stop
    def __iter__(self): return self
    def __next__(self): # next in Python 2
       if self.start >= self.stop:
           raise StopIteration
       current = self.start * self.start
       self.start += 1
       return current

iterator = Squares(a, b)

但是,当然,使用类Squares,你可以很容易地提供额外的方法。

def current(self):
    return self.start

如果您的应用程序中确实需要这些额外的功能。