【python魔术方法】生成器(yield表达式)

生成器是一个可以快速创建迭代器的工具,结合上文python魔术方法-迭代器进行讲解。

官方文档:https://docs.python.org/3/reference/expressions.html#yieldexpr

语法

上面文章提到了通过__iter____next__创建迭代器的情况,其实python提供了一个很简单的表达式来创建一个迭代器,它就是yield表达式。
使用这个表达式,我们可以像编写一般的函数一样来编写,只不过在需要返回数据的时候使用yield表达式即可。
比如:

def MyRange(end):
    start = 0
    while start < end:
        yield start
        start += 1

from collections.abc import *

a = MyRange(2)
print(isinstance(a, Iterator))
print(isinstance(a, Iterable))
for i in a:
    print(i)

结果是:

True
True
0
1

可以看见,函数MyRange里面使用了yield语句,结果变成了Iterator,我们在使用for语句的时候,执行步骤如下:

  1. start = 0, while 0 < 2,遇到了yield语句,返回start的值0,然后print这值;
  2. 第二次for的时候,执行yield后面的语句,start = 1,while 1<2,遇到了yield语句,返回start的值1,然后print
  3. 第三次for的时候,执行yield后面的语句,start = 2,while 2<2不成立,此时函数结束运行,会抛出StopIterator的异常(这个是自动抛出的,不需要显示的调用raise语句,可以使用下面的next方法来查看这个异常)。
def MyRange(end):
    start = 0
    while start < end:
        yield start
        start += 1

from collections.abc import *

a = MyRange(2)
print(isinstance(a, Iterator))
print(isinstance(a, Iterable))
print(next(a))
print(next(a))
print(next(a)) # 这里在上一步已经结束,会抛出异常

send和throw函数

我们知道,yield表达式只能在生成器函数中使用(Yield expressions and statements are only used when defining a generator function, and are only used in the body of the generator function.
),当我们调用这个生成器函数的时候,它返回的是一个迭代器叫做生成器。

send函数是生成器对象的一个方法,接收一个参数,这个参数是yield表达式的返回值,send函数返回生成器的下一个值或者抛出StopIteration异常(当已经没有下一个值得时候)。

注意上面说的yield表达式的返回值,我们以前使用的都是yield start这种格式,其实yield是有返回值的,默认情况下都是None,我们修改一下上面的MyRange

def MyRange(end):
    start = 0
    while start < end:
        x = yield start  # 这里增加了获取返回值
        print(x)  # 打印出来
        start += 1

m = MyRange(5)
print(next(m))
print(next(m))

结果是:

0
None
1

yield执行顺序上面已经说明了,这里打印了一个None,就是yield的返回值,那么说了这么多,就是为了说明send函数的参数,会作为yield的返回值的。

def MyRange(end):
    start = 0
    while start < end:
        x = yield start
        print(x)
        start += 1


m = MyRange(5)
print(next(m))
print(m.send(10))

打印结果是:

0
10
1

我们在来看看throw这个函数,它是让yield产生一个异常,接收三个参数,异常类型,异常值,trackback对象,其中后面两个可选,同send一样,会返回下一个值。

如果这个异常不在生成器函数里面进行处理,会抛出到调用者

def MyRange(end):
    start = 0
    while start < end:
        try:
            x = yield start
        except Exception as e:
            print(e)
        start += 1


m = MyRange(5)
print(next(m))
print(m.throw(Exception, 'Some Exception'))

结果是:

0
Some Exception
1

由于我们在MyRange里面使用try捕获了异常,所以这个异常没有继续抛出来,我们的程序可以正常执行,如果不进行捕获,那么我们的程序是不能继续正常执行的。

yield from

格式类似yield from ,其中expression部分可选,就是使用expression部分作为一个子迭代器。

def g(x):
    yield from range(x, 0, -1)
    yield from range(x)

list(g(5)) # [5, 4, 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3, 4]

生成器表达式

类似于列表的推导式,只是把[]替换为了(),生成器表达式结构更经凑,但是功能不及yield,比如:

a = (_ for _ in range(2))

上例中,a就是一个生成器。

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