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2020
10-08

Python-for循环的内部机制

Python中，使用for循环可以迭代容器对象中的元素，这里容器对象包括是列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）、集合（set）等。但是，为什么这些对象可以使用for循环进行操作呢？

首先，定义一个简单的类尝试一下：

class TestRange:
  def __init__(self, num):
    self.num = num
for i in TestRange(10):
  print(i)

# 输出
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'TestRange' object is not iterable

错误信息提示，'TestRange' object 不是可迭代的对象。那么，什么才是可迭代的对象呢？

在可迭代的对象中，需要实现一个__iter__魔法方法，而且这个方法的返回值需要是一个迭代器。那么，什么是迭代器呢？

迭代器只需要实现__next__魔法方法。

以列表（list）为例：

>>> nums = [13,12,33]
>>> iter_ret = nums.__iter__() # x有此方法，说明list是可迭代的，而且该方法返回一个迭代器
>>> iter_ret
<list_iterator object at 0x100f32198>

>>> iter_ret.__next__()
13
>>> iter_ret.__next__()
12
>>> iter_ret.__next__()
33
>>> iter_ret.__next__()
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

分析：

如上所示，列表nums中实现了__iter__方法，而且返回一个迭代器（iterator），迭代器中实现了__next__方法。在不断调用__next__的过程中，就是在不断返回nums中的元素，直到出现StopIteration的错误。

其实，for语句的作用与此类似。for语句的内部机制为：

  • 先判断对象是否为可迭代对象，即是否存在__iter__方法，如果存在则调用__iter__方法，返回一个迭代器；否则，直接抛出TypeError异常；
  • 不断地调用迭代器的__next__方法，每次调用按顺序迭代获取当前的值；
  • 迭代完所有元素，就抛出异常 StopIteration，这个异常 python 解释器自己会处理；

前面的 TestRange 报错是因为它没有实现迭代器协议里面的这两个方法，现在继续改进：

class TestRange:
  def __init__(self, _max):
    self.i = 0
    self._max = _max

  def __iter__(self):
    return self

  def __next__(self):
    if self.i < self._max:
      i = self.i
      self.i += 1
      return i
    else:
      # 达到停止条件时，抛出此异常
      raise StopIteration()

# 进行测试
for i in TestRange(3):
  print(i)
# 输出
 0
 1
 2

分析：

因为这个类中，已经实现了__next__方法，所以基于这个类所创建的对象，本身就是一个迭代器。又因为可迭代对象需要有__iter__方法，而且返回一个迭代器，所以__iter__返回对象本身self即可。

总结

到此这篇关于Python-for循环的内部机制的文章就介绍到这了,更多相关python for 循环内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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