深入理解Python中的生成器（转载）

生成器(generator)概念

生成器不会把结果保存在一个系列中，而是保存生成器的状态，在每次进行迭代时返回一个值，直到遇到

StopIteration

异常结束。

生成器语法

生成器表达式： 通列表解析语法，只不过把列表解析的[]换成()

生成器表达式能做的事情列表解析基本都能处理，只不过在需要处理的序列比较大时，列表解析比较费内存。

>>> 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-

生成器函数： 在函数中如果出现了

yield

关键字，那么该函数就不再是普通函数，而是生成器函数。

但是生成器函数可以生产一个无线的序列，这样列表根本没有办法进行处理。

yield

的作用就是把一个函数变成一个

generator

，带有

yield

的函数不再是一个普通函数，Python 解释器会将其视为一个

generator

。

下面为一个可以无穷生产奇数的生成器函数。

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

当然通过手动编写迭代器可以实现类似的效果，只不过生成器更加直观易懂

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))

题外话： 生成器是包含有

__iter__()

和

__next__()

方法的，所以可以直接使用for来迭代，而没有包含

StopIteration

的自编

Iter

来只能通过手动循环来迭代。

>>> 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).
......

看到上面的结果，现在你可以很有信心的按照Iterator的方式进行循环了吧！

在

for

循环执行时，每次循环都会执行

fab

函数内部的代码，执行到

yield b

时，

fab

函数就返回一个迭代值，下次迭代时，代码从

yield b

的下一条语句继续执行，而函数的本地变量看起来和上次中断执行前是完全一样的，于是函数继续执行，直到再次遇到

yield

。看起来就好像一个函数在正常执行的过程中被

yield

中断了数次，每次中断都会通过

yield

返回当前的迭代值。

yield 与 return

在一个生成器中，如果没有

return

，则默认执行到函数完毕时返回

StopIteration

；

>>> def g1():
...     yield 1
...
>>> g=g1()
>>> next(g)    #第一次调用next(g)时，会在执行完yield语句后挂起，所以此时程序并没有执行结束。
1
>>> next(g)    #程序试图从yield语句的下一条语句开始执行，发现已经到了结尾，所以抛出StopIteration异常。
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration
>>>

如果遇到

return

,如果在执行过程中

return

，则直接抛出

StopIteration

终止迭代。

>>> def g2():
...     yield 'a'
...     return
...     yield 'b'
...
>>> g=g2()
>>> next(g)    #程序停留在执行完yield 'a'语句后的位置。
'a'
>>> next(g)    #程序发现下一条语句是return，所以抛出StopIteration异常，这样yield 'b'语句永远也不会执行。
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

如果在

return

后返回一个值，那么这个值为

StopIteration

异常的说明，不是程序的返回值。

生成器没有办法使用return来返回值。

>>> def g3():
...     yield 'hello'
...     return 'world'
...
>>> g=g3()
>>> next(g)
'hello'
>>> next(g)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", 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()

手动关闭生成器函数，后面的调用会直接返回

StopIteration

异常。

>>> def g4():
...     yield 1
...     yield 2
...     yield 3
...
>>> g=g4()
>>> next(g)
1
>>> g.close()
>>> next(g)    #关闭后，yield 2和yield 3语句将不再起作用
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

send()

生成器函数最大的特点是可以接受外部传入的
cef8
一个变量，并根据变量内容计算结果后返回。

这是生成器函数最难理解的地方，也是最重要的地方，实现后面我会讲到的协程就全靠它了。

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'))

执行流程：

通过

g.send(None)

或者

next(g)

可以启动生成器函数，并执行到第一个

yield

语句结束的位置。

此时，执行完了

yield

语句，但是没有给

receive

赋值。

yield value

会输出初始值0。注意：在启动生成器函数时只能send(None),如果试图输入其它的值都会得到错误提示信息。

通过

g.send('aaa')

，会传入

aaa

，并赋值给

receive

，然后计算出

value

的值，并回到

while

头部，执行

yield value

语句有停止。 此时

yield value

会输出

"got: aaa"

，然后挂起。

通过

g.send(3)

，会重复第2步，最后输出结果为

"got: 3"

当我们

g.send('e')

时，程序会执行

break

然后推出循环，最后整个函数执行完毕，所以会得到

StopIteration

异常。最后的执行结果如下：

0
got: aaa
got: 3
Traceback (most recent call last):
File "h.py", line 14, in <module>
print(g.send('e'))
StopIteration

throw()

用来向生成器函数送入一个异常，可以结束系统定义的异常，或者自定义的异常。

throw()

后直接跑出异常并结束程序，或者消耗掉一个

yield

，或者在没有下一个

yield

的时候直接进行到程序的结尾。

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))

输出结果为：

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

解释：

print(next(g))

：会输出

normal value

，并停留在

yield 'normal value 2'

之前。

由于执行了

g.throw(ValueError)

，所以会跳过所有后续的

try

语句，也就是说

yield 'normal

value 2'

不会被执行，然后进入到

except

语句，打印出

we got ValueError here

。

然后再次进入到while语句部分，消耗一个

yield

，所以会输出

normal value

。

print(next(g))

，会执行yield

'normal value 2'

语句，并停留在执行完该语句后的位置。

g.throw(TypeError)

：会跳出

try

语句，从而

print('here')

不会被执行，然后执行break语句，跳出while循环，然后到达程序结尾，所以跑出

StopIteration

异常。

下面给出一个综合例子，用来把一个多维列表展开，或者说扁平化多维列表)

def flatten(nested):

try:
#如果是字符串，那么手动抛出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)

如果理解起来有点困难，那么把print语句的注释打开在进行查看就比较明了了。

yield from

yield

产生的函数就是一个迭代器，所以我们通常会把它放在循环语句中进行输出结果。

有时候我们需要把这个

yield

产生的迭代器放在另一个生成器函数中，也就是生成器嵌套。

比如下面的例子：

def inner():
for i in range(10):
yield i
def outer():
g_inner=inner()    #这是一个生成器
while True:
res = g_inner.send(None)
yield res

g_outer=outer()
while True:
try:
print(g_outer.send(None))
except StopIteration:
break

此时，我们可以采用

yield from

语句来减少我么你的工作量。

def outer2():
yield from inner()

当然 ，

yield from

语句的重点是帮我们自动处理内外层之间的异常问题，这里有2篇写的很好的文章，所以我就不再啰嗦了。

http://blog.theerrorlog.com/yield-from-in-python-3.html

http://stackoverflow.com/questions/9708902/in-practice-what-are-the-main-uses-for-the-new-yield-from-syntax-in-python-3

总结

按照鸭子模型理论，生成器就是一种迭代器，可以使用

for

进行迭代。

第一次执行

next(generator)

时，会执行完

yield

语句后程序进行挂起，所有的参数和状态会进行保存。

再一次执行

next(generator)

时，会从挂起的状态开始往后执行。

在遇到程序的结尾或者遇到

StopIteration

时，循环结束。

可以通过

generator.send(arg)

来传入参数，这是协程模型。

可以通过

generator.throw(exception)

来传入一个异常。

throw

语句会消耗掉一个

yield

。

可以通过

generator.close()

来手动关闭生成器。

next()

等价于

send(None)