可迭代对象和迭代器

for 循环 是咱们在 Python 里很是经常使用的一个语法，但你有没有思考过 for 循环是怎样实现的？

若是你之前接触过 C++，应该会知道相似 for (int i = 0; i < 100; i++) 这样的写法，它定义了 循环的执行条件 i < 100 以及 每次循环结束后执行的语句 i++，而 for 自己只起到让代码重复执行的做用，并无什么额外的功能。这在 Python 中其实更像是 while 循环：

i = 0
while i < 100:
    # 执行循环代码
    i += 1

但 Python 里的 for 循环却不同。使用 for 时，咱们没有额外指定结束条件，也不须要一个用来计数的数值，甚至能够经过一个字符串进行循环。之因此能够这样，是由于 Python 中的 迭代器（Iterator） 以及 可迭代对象（Iterable） 。

若是一个对象定义了 __iter__ 和 __next__ 两个方法， 它就是一个迭代器 。对于迭代器来讲，__iter__ 返回的是它自身 self ，__next__ 则是 返回迭代器中的下一个值 ，若是没有值了则抛出一个 StopIteration 的异常。关于这点，你能够想象成一个只进不退的标记位，每次调用 __next__，就会将标记日后移一个元素并返回，直到结束。

有了迭代器的概念以后，若是一个对象定义了 __iter__ 和方法，返回一个迭代器对象，那么 它就是一个可迭代的对象 。

从表现上来讲，一个对象 可迭代 ，那么它就能够被 for 循环使用。好比咱们常常用到的 list、dict、str 等类型，都是可迭代的，因此也就能够经过 for 循环进行遍历，或者更准确的说：被迭代。

有一点绕，咱们再来理一理迭代器（Iterator）和可迭代（Iterable）这两个的差异：

1. 一个 迭代器必定是可迭代对象 ，由于它必定有 __iter__ 方法。反过来则不成立。（事实上，Iterator 就是 Iterable 的子类）
2. 迭代器的 __iter__ 方法 返回的是自身，并不产生新实例 。而可迭代对象的 __iter__ 方法一般会生成一个新的迭代器对象。

__iter__、__next__ 分别对应于 Python 的内置函数 iter() 和 next()：好比 iter(aList) 就至关于 aList.__iter__()。

因此关于上述两点，咱们能够有如下的例子来验证：

迭代器和可迭代之间的继承关系。

__iter__ 方法返回值的区别。id 相同表明是同一个实例。

明白了上述的概念以后，for 循环的实现就好理解了：

1. 首先 for 循环会调用可迭代对象的 __iter__ 方法，获取相应的迭代器
2. 每次循环，将迭代器的 __next__ 方法的返回值赋值给循环变量
3. 直到捕获迭代器抛出的 StopIteration 异常，循环结束

再来看个例子：

思考题： 想想为何迭代器 aListIter 被 for 循环迭代第二次的时候就没有输出了？

既然 __next__ 方法能够本身定义，咱们也能够本身实现一个迭代器。好比要 输出一个斐波那契数列 （每一位数值都是前两位数值之和，原题回复关键字 906 ），一般的作法是循环，“高级”一点的作法是递归。但咱们也能够直接写一个斐波那契迭代器：

# 定义迭代器
class Fibonacci():
    def __init__(self):
        self.a = 0
        self.b = 1
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        # 结束条件
        if self.b > 100:
            raise StopIteration
        # 更新一次数值
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
        return self.a
# 建立迭代器
fib = Fibonacci()
# 进行迭代
for f in fib:
    print(f, end=' ')

输出：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

这个例子中，咱们并无保存一个序列，只是定义了一种规则，就也能够被迭代。

使用迭代器的好处在于：它是一种 延迟操做 ，即当须要用到的时候才去产生结果。好比对于一个序列来讲，若是咱们要遍历它，并不须要再一开始就把全部元素都生成好，而是只须要知道每一个元素的下一个元素是什么就能够了。这样能够节省不少空间，尤为对于数量很大的集合来讲。

若是你不懂迭代器的概念，并不影响在代码中使用 for 循环。但了解以后，你会对代码理解得更透彻，同时这也是为咱们后面要讲到的 生成器 作铺垫。

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