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來(lái)源：伯樂(lè)在線 - Jesson

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生成器(generator)概念

生成器不會(huì)把結(jié)果保存在一個(gè)系列中，而是保存生成器的狀態(tài)，在每次進(jìn)行迭代時(shí)返回一個(gè)值，直到遇到StopIteration異常結(jié)束。

生成器語(yǔ)法

生成器表達(dá)式： 通列表解析語(yǔ)法，只不過(guò)把列表解析的[]換成()

生成器表達(dá)式能做的事情列表解析基本都能處理，只不過(guò)在需要處理的序列比較大時(shí)，列表解析比較費(fèi)內(nèi)存。

>>> gen = (x**2 for x in range(5))

>>> gen

generator object genexpr> at 0x0000000002FB7B40>

>>> for g in gen:

...   print(g, end='-')

...

0-1-4-9-16-

>>> for x in [0,1,2,3,4,5]:

...   print(x, end='-')

...

0-1-2-3-4-5-

生成器函數(shù)： 在函數(shù)中如果出現(xiàn)了yield關(guān)鍵字，那么該函數(shù)就不再是普通函數(shù)，而是生成器函數(shù)。

但是生成器函數(shù)可以生產(chǎn)一個(gè)無(wú)線的序列，這樣列表根本沒(méi)有辦法進(jìn)行處理。

yield 的作用就是把一個(gè)函數(shù)變成一個(gè) generator，帶有 yield 的函數(shù)不再是一個(gè)普通函數(shù)，Python 解釋器會(huì)將其視為一個(gè) generator。

下面為一個(gè)可以無(wú)窮生產(chǎn)奇數(shù)的生成器函數(shù)。

def odd():

    n=1

    while True:

        yield n

        n+=2

odd_num = odd()

count = 0

for o in odd_num:

    if count >=5: break

    print(o)

    count +=1

當(dāng)然通過(guò)手動(dòng)編寫(xiě)迭代器可以實(shí)現(xiàn)類似的效果，只不過(guò)生成器更加直觀易懂

class Iter:

    def __init__(self):

        self.start=-1

    def __iter__(self):

        return self

    def __next__(self):

        self.start +=2

        return self.start

I = Iter()

for count in range(5):

    print(next(I))

題外話： 生成器是包含有__iter__()和__next__()方法的，所以可以直接使用for來(lái)迭代，而沒(méi)有包含StopIteration的自編Iter來(lái)只能通過(guò)手動(dòng)循環(huán)來(lái)迭代。

>>> from collections import Iterable

>>> from collections import Iterator

>>> isinstance(odd_num, Iterable)

True

>>> isinstance(odd_num, Iterator)

True

>>> iter(odd_num) is odd_num

True

>>> help(odd_num)

Help on generator object:

 

odd = class generator(object)

|  Methods defined here:

|

|  __iter__(self, /)

|      Implement iter(self).

|

|  __next__(self, /)

|      Implement next(self).

......

看到上面的結(jié)果，現(xiàn)在你可以很有信心的按照Iterator的方式進(jìn)行循環(huán)了吧！

在 for 循環(huán)執(zhí)行時(shí)，每次循環(huán)都會(huì)執(zhí)行 fab 函數(shù)內(nèi)部的代碼，執(zhí)行到 yield b 時(shí)，fab 函數(shù)就返回一個(gè)迭代值，下次迭代時(shí)，代碼從 yield b 的下一條語(yǔ)句繼續(xù)執(zhí)行，而函數(shù)的本地變量看起來(lái)和上次中斷執(zhí)行前是完全一樣的，于是函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行，直到再次遇到 yield?？雌饋?lái)就好像一個(gè)函數(shù)在正常執(zhí)行的過(guò)程中被 yield 中斷了數(shù)次，每次中斷都會(huì)通過(guò) yield 返回當(dāng)前的迭代值。

yield 與 return

在一個(gè)生成器中，如果沒(méi)有return，則默認(rèn)執(zhí)行到函數(shù)完畢時(shí)返回StopIteration；

>>> def g1():

...     yield 1

...

>>> g=g1()

>>> next(g)    #第一次調(diào)用next(g)時(shí)，會(huì)在執(zhí)行完yield語(yǔ)句后掛起，所以此時(shí)程序并沒(méi)有執(zhí)行結(jié)束。

1

>>> next(g)    #程序試圖從yield語(yǔ)句的下一條語(yǔ)句開(kāi)始執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)到了結(jié)尾，所以拋出StopIteration異常。

Traceback (most recent call last):

  File '', line 1, in module>

StopIteration

>>>

如果在執(zhí)行過(guò)程中 return，則直接拋出 StopIteration 終止迭代。

>>> def g2():

...     yield 'a'

...     return

...     yield 'b'

...

>>> g=g2()

>>> next(g)    #程序停留在執(zhí)行完yield 'a'語(yǔ)句后的位置。

'a'

>>> next(g)    #程序發(fā)現(xiàn)下一條語(yǔ)句是return，所以拋出StopIteration異常，這樣yield 'b'語(yǔ)句永遠(yuǎn)也不會(huì)執(zhí)行。

Traceback (most recent call last):

  File '', line 1, in module>

StopIteration

如果在return后返回一個(gè)值，那么這個(gè)值為StopIteration異常的說(shuō)明，不是程序的返回值。

生成器沒(méi)有辦法使用return來(lái)返回值。

>>> def g3():

...     yield 'hello'

...     return 'world'

...

>>> g=g3()

>>> next(g)

'hello'

>>> next(g)

Traceback (most recent call last):

  File '', line 1, in module>

StopIteration: world

生成器支持的方法

>>> help(odd_num)

Help on generator object:

 

odd = class generator(object)

|  Methods defined here:

......

|  close(...)

|      close() -> raise GeneratorExit inside generator.

|

|  send(...)

|      send(arg) -> send 'arg' into generator,

|      return next yielded value or raise StopIteration.

|

|  throw(...)

|      throw(typ[,val[,tb]]) -> raise exception in generator,

|      return next yielded value or raise StopIteration.

......

close()

手動(dòng)關(guān)閉生成器函數(shù)，后面的調(diào)用會(huì)直接返回StopIteration異常。

>>> def g4():

...     yield 1

...     yield 2

...     yield 3

...

>>> g=g4()

>>> next(g)

1

>>> g.close()

>>> next(g)    #關(guān)閉后，yield 2和yield 3語(yǔ)句將不再起作用

Traceback (most recent call last):

  File '', line 1, in module>

StopIteration

 send()

生成器函數(shù)最大的特點(diǎn)是可以接受外部傳入的一個(gè)變量，并根據(jù)變量?jī)?nèi)容計(jì)算結(jié)果后返回。

這是生成器函數(shù)最難理解的地方，也是最重要的地方，實(shí)現(xiàn)后面我會(huì)講到的協(xié)程就全靠它了。

def gen():

    value=0

    while True:

        receive=yield value

        if receive=='e':

            break

        value = 'got: %s' % receive

 

g=gen()

print(g.send(None))    

print(g.send('aaa'))

print(g.send(3))

print(g.send('e'))

執(zhí)行流程：

1. 通過(guò)g.send(None)或者next(g)可以啟動(dòng)生成器函數(shù)，并執(zhí)行到第一個(gè)yield語(yǔ)句結(jié)束的位置。此時(shí)，執(zhí)行完了yield語(yǔ)句，但是沒(méi)有給receive賦值。yield value會(huì)輸出初始值0注意：在啟動(dòng)生成器函數(shù)時(shí)只能send(None),如果試圖輸入其它的值都會(huì)得到錯(cuò)誤提示信息。

2. 通過(guò)g.send(‘a(chǎn)aa’)，會(huì)傳入aaa，并賦值給receive，然后計(jì)算出value的值，并回到while頭部，執(zhí)行yield value語(yǔ)句有停止。此時(shí)yield value會(huì)輸出”got: aaa”，然后掛起。

3. 通過(guò)g.send(3)，會(huì)重復(fù)第2步，最后輸出結(jié)果為”got: 3″

4. 當(dāng)我們g.send(‘e’)時(shí)，程序會(huì)執(zhí)行break然后推出循環(huán)，最后整個(gè)函數(shù)執(zhí)行完畢，所以會(huì)得到StopIteration異常。

最后的執(zhí)行結(jié)果如下：

0

got: aaa

got: 3

Traceback (most recent call last):

File 'h.py', line 14, in module>

  print(g.send('e'))

StopIteration

throw()

用來(lái)向生成器函數(shù)送入一個(gè)異常，可以結(jié)束系統(tǒng)定義的異常，或者自定義的異常。

throw()后直接跑出異常并結(jié)束程序，或者消耗掉一個(gè)yield，或者在沒(méi)有下一個(gè)yield的時(shí)候直接進(jìn)行到程序的結(jié)尾。

def gen():

    while True:

        try:

            yield 'normal value'

            yield 'normal value 2'

            print('here')

        except ValueError:

            print('we got ValueError here')

        except TypeError:

            break

 

g=gen()

print(next(g))

print(g.throw(ValueError))

print(next(g))

print(g.throw(TypeError))

輸出結(jié)果為：

normal value

we got ValueError here

normal value

normal value 2

Traceback (most recent call last):

  File 'h.py', line 15, in module>

    print(g.throw(TypeError))

StopIteration

解釋：

1. print(next(g))：會(huì)輸出normal value，并停留在yield ‘normal value 2’之前。

2. 由于執(zhí)行了g.throw(ValueError)，所以會(huì)跳過(guò)所有后續(xù)的try語(yǔ)句，也就是說(shuō)yield ‘normal value 2’不會(huì)被執(zhí)行，然后進(jìn)入到except語(yǔ)句，打印出we got ValueError here。然后再次進(jìn)入到while語(yǔ)句部分，消耗一個(gè)yield，所以會(huì)輸出normal value。

3. print(next(g))，會(huì)執(zhí)行yield ‘normal value 2’語(yǔ)句，并停留在執(zhí)行完該語(yǔ)句后的位置。

4. g.throw(TypeError)：會(huì)跳出try語(yǔ)句，從而print(‘here’)不會(huì)被執(zhí)行，然后執(zhí)行break語(yǔ)句，跳出while循環(huán)，然后到達(dá)程序結(jié)尾，所以跑出StopIteration異常。

下面給出一個(gè)綜合例子，用來(lái)把一個(gè)多維列表展開(kāi)，或者說(shuō)扁平化多維列表)

def flatten(nested):

 

    try:

        #如果是字符串，那么手動(dòng)拋出TypeError。

        if isinstance(nested, str):

            raise TypeError

        for sublist in nested:

            #yield flatten(sublist)

            for element in flatten(sublist):

                #yield element

                print('got:', element)

    except TypeError:

        #print('here')

        yield nested

 

L=['aaadf',[1,2,3],2,4,[5,[6,[8,[9]],'ddf'],7]]

for num in flatten(L):

    print(num)

如果理解起來(lái)有點(diǎn)困難，那么把print語(yǔ)句的注釋打開(kāi)在進(jìn)行查看就比較明了了。

總結(jié)

1. 按照鴨子模型理論，生成器就是一種迭代器，可以使用for進(jìn)行迭代。

2. 第一次執(zhí)行next(generator)時(shí)，會(huì)執(zhí)行完yield語(yǔ)句后程序進(jìn)行掛起，所有的參數(shù)和狀態(tài)會(huì)進(jìn)行保存。再一次執(zhí)行next(generator)時(shí)，會(huì)從掛起的狀態(tài)開(kāi)始往后執(zhí)行。在遇到程序的結(jié)尾或者遇到StopIteration時(shí)，循環(huán)結(jié)束。

3. 可以通過(guò)generator.send(arg)來(lái)傳入?yún)?shù)，這是協(xié)程模型。

4. 可以通過(guò)generator.throw(exception)來(lái)傳入一個(gè)異常。throw語(yǔ)句會(huì)消耗掉一個(gè)yield?？梢酝ㄟ^(guò)generator.close()來(lái)手動(dòng)關(guān)閉生成器。

5. next()等價(jià)于send(None)