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  • 生成器

    一、yield关键字

    yield的英文单词意思是生产,在函数中但凡出现yield关键字,再调用函数,就不会继续执行函数体代码,而是会返回一个值。

    52生成器-停止.jpg?x-oss-process=style/watermark

    def func():
        print(1)
        yield
        print(2)
        yield
    
    
    g = func()
    print(g)
    <generator object func at 0x10ddb6b48>

    生成器的本质就是迭代器,同时也并不仅仅是迭代器,不过迭代器之外的用途实在是不多,所以我们可以大声地说:生成器提供了非常方便的自定义迭代器的途径。并且从Python 2.5+开始,[PEP 342:通过增强生成器实现协同程序]的实现为生成器加入了更多的特性,这意味着生成器还可以完成更多的工作。这部分我们会在稍后的部分介绍。

    def func():
        print('from func 1')
        yield 'a'
        print('from func 2')
        yield 'b'
    
    
    g = func()
    print(F"g.__iter__ == g: {g.__iter__() == g}")
    
    res1 = g.__next__()
    print(f"res1: {res1}")
    
    res2 = next(g)
    print(f"res2: {res2}")
    
    # next(g)  # StopIteration
    g.__iter__ == g: True
    from func 1
    res1: a
    from func 2
    res2: b
    def func():
        print('from func 1')
        yield 'a'
        print('from func 2')
        yield 'b'
    
    
    g = func()
    for i in g:
        print(i)
    
    print(f"list(func()): {list(func())}")
    from func 1
    a
    from func 2
    b
    from func 1
    from func 2
    list(func()): ['a', 'b']

    1.1 yield+return??


    既然生成器函数也是函数,那么它可以使用return输出返回值吗?

    亲,既然你都选择自定义一个函数作为生成器,你还return干啥?如果这是在Python2中,Python解释器会赠送给你一个异常,但是在Python3中,他也不管你这种傻瓜行为了。

    def i_wanna_return():
        yield 'a'
        yield 'b'
        return None
        yield 'c'
    
    
    for i in i_wanna_return():
        print(i)
    a
    b

    1.2 迭代器套迭代器


    如果我需要在生成器的迭代过程中接入另一个生成器的迭代怎么办?写成下面这样好傻好天真。并且你这样做的意图是什么???

    def sub_generator():
        yield 1
        yield 2
        for i in range(3):
            yield i
    
    
    for i in sub_generator():
        print(i)
    1
    2
    0
    1
    2
    def sub_generator():
        yield 1
        yield 2
        yield from range(3)
    
    
    for i in sub_generator():
        print(i)
    1
    2
    0
    1
    2

    二、协同程序


    协同程序(协程)一般来说是指这样的函数:

    • 彼此间有不同的局部变量、指令指针,但仍共享全局变量;
    • 可以方便地挂起、恢复,并且有多个入口点和出口点;
    • 多个协同程序间表现为协作运行,如A的运行过程中需要B的结果才能继续执行。

    协程的特点决定了同一时刻只能有一个协同程序正在运行(忽略多线程的情况)。得益于此,协程间可以直接传递对象而不需要考虑资源锁、或是直接唤醒其他协程而不需要主动休眠,就像是内置了锁的线程。在符合协程特点的应用场景,使用协程无疑比使用线程要更方便。

    从另一方面说,协程无法并发其实也将它的应用场景限制在了一个很狭窄的范围,这个特点使得协程更多的被拿来与常规函数进行比较,而不是与线程。当然,线程比协程复杂许多,功能也更强大,所以我建议大家牢牢地掌握线程即可,是不是听了一脸懵逼,那么就别管他了,因为并发编程你会重新学习他。因此这一节里我也就不列举关于协程的例子了,以下介绍的方法了解即可。

    由于Python2.5+对生成器的增强实现了协程的其他特点,在这个版本中,生成器加入了如下方法:

    2.1 send(value):


    send是除next外另一个恢复生成器的方法。Python2.5+中,yield语句变成了yield表达式,这意味着yield现在可以有一个值,而这个值就是在生成器的send方法被调用从而恢复执行时,调用send方法的参数。

    def h():
        print('--start--')
        first = yield 5  # 等待接收 Fighting! 值
        print('1', first)
        second = yield 12  # 等待接收 hahaha! 值
        print('2', second)
        yield 13
        print('--end--')
    
    
    g = h()
    first = next(g)  # m 获取了yield 5 的参数值 5
    # (yield 5)表达式被赋予了'Fighting!',  d 获取了yield 12 的参数值12
    second = g.send('Fighting!')
    third = g.send('hahaha!')  # (yield 12)表达式被赋予了'hahaha!'
    print(f'--over--')
    print(f"first:{first}, second:{second}, third:{third}")
    --start--
    1 Fighting!
    2 hahaha!
    --over--
    first:5, second:12, third:13
    • 调用send传入非None值前,生成器必须处于挂起状态,否则将抛出异常。不过,未启动的生成器仍可以使用None作为参数调用send。
    • 如果使用next恢复生成器,yield表达式的值将是None。

    2.2 close()


    这个方法用于关闭生成器。对关闭的生成器后再次调用next或send将抛出StopIteration异常。

    def repeater():
        n = 0
        while True:
            n = (yield n)
    
    
    r = repeater()
    r.close()
    print(next(r))  # StopIteration

    2.3 throw(type, value=None, traceback=None)


    中断Generator是一个非常灵活的技巧,可以通过throw抛出一个GeneratorExit异常来终止Generator。Close()方法作用是一样的,其实内部它是调用了throw(GeneratorExit)的。我们看close的源代码:

    def close(self):
        try:
            self.throw(GeneratorExit)
        except (GeneratorExit, StopIteration):
            pass 
        else:
            raise RuntimeError("generator ignored GeneratorExit") # Other exceptions are not caught

    三、自定义range()方法


    def my_range(start, stop, step=1):
        while start < stop:
            yield start
            start += 1
    
    
    g = my_range(0, 3)
    print(f"list(g): {list(g)}")
    list(g): [0, 1, 2]

    四、总结


    yield:

    1. 提供一种自定义迭代器的方式
    2. yield可以暂停住函数,并提供当前的返回值

    yield和return:

    1. 相同点:两者都是在函数内部使用,都可以返回值,并且返回值没有类型和个数的限制
    2. 不同点:return只能返回一次之;yield可以返回多次值

    五、生成器表达式


    • 把列表推导式的[]换成()就是生成器表达式
    • 优点:省内存,一次只产生一个值在内存中
    t = (i for i in range(10))
    print(t)
    print(f"next(t): {next(t)}")
    <generator object <genexpr> at 0x1101c4888>
    next(t): 0

    5.1 生成器表达式和列表推导式


    列表推导式相当于直接给你一筐蛋,而生成器表达式相当于给你一只老母鸡。

    52生成器-土鸡.jpg?x-oss-process=style/watermark

    # 生成器表达式
    with open('52.txt', 'r', encoding='utf8') as f:
        nums = [len(line) for line in f]
    
    print(max(nums))
    1
    # 列表推导式
    with open('52.txt','r',encoding='utf8') as f:
        nums = (len(line) for line in f)
    
    print(max(nums)) # ValueError: I/O operation on closed file.
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