python | 迭代器

0x00 可迭代对象与迭代器

• 可迭代对象是指实现了__iter__()方法的对象。实现了__getitem__()方法的对象也可以被迭代。

• 迭代器是指实现了__next__()方法的对象。迭代器实现了__iter__()方法，但其返回自身。

• __iter__()方法返回一个迭代器对象。

• __next__()方法返回迭代器的下一个值。

'''
list是一个可迭代对象，其iter方法返回一个迭代器，其没有next方法
list的迭代器是list_iterator, 其iter方法返回自身， next方法返回下一个值
'''
a = [1,2,3] # type(a) == <class 'list'>
b = a.__iter__() # type(b) == <class 'list_iterator'> 
next(a) # 抛出异常 TypeError: 'list' object is not an iterator
c = b.__iter__() # type(c) == <class 'list_iterator'> 迭代器的iter返回自身

总结：迭代器必须有iter方法，不一定有next方法；可迭代对象必须有iter方法和next方法。可迭代对象和迭代器可以是同一个对象，但不一定是。
可迭代对象可以通过iter()函数转换为迭代器。

0x01 迭代器与生成器的区别

• 迭代器是一个对象，它实现了__iter__()和__next__()方法。

• 生成器是一个特殊的迭代器，它使用yield关键字由函数来创建，产生一个生成器对象。

  生成器对象实现了如下方法：

  • iter()：返回自身，使其成为可迭代对象。
  • next()：每次调用返回下一个 yield 的值，直到结束抛出 StopIteration。
  • 还实现了 send(value)、throw(type, value=None, traceback=None)、close() 等方法，用于高级生成器控制。

0x02 可使用下标索引的对象

可通过下标索引的对象是实现了__getitem__()方法的对象。常见的可使用下标索引的对象包括： * 列表（list） * 元组（tuple） * 字典（dict） * 字符串（str）

可以使用list()或者tuple()函数将可迭代对象转换为列表或元组，从而可以使用下标索引访问元素。

常见的需要转化的例子有

gen = (x * x for x in range(5))  # 生成器对象，不能直接用下标访问
lst = list(gen)                  # 转换为列表后可以用下标访问
print(lst[2])                    # 输出 4

s = set([1, 2, 3])               # 集合是可迭代对象，但不能用下标访问
lst2 = list(s)                   # 转换为列表后可以用下标访问
print(lst2[0])

0x03 for循环原理

for循环会调用可迭代对象的__iter__()方法获取迭代器，然后在每次循环中调用迭代器的__next__()方法获取下一个值，直到抛出StopIteration异常为止。

如果可迭代对象没有实现__iter__()方法，for循环会尝试使用__getitem__()方法来获取元素。从索引0开始，依次获取元素，直到抛出IndexError异常为止。

class MyIterable:
    def __init__(self, data):
        self.data = data   

    def __iter__(self):
        print("Creating iterator")
        self.index = 0
        return self

    def __next__(self):
        print("Getting next item")
        if self.index < len(self.data):
            result = self.data[self.index]
            self.index += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration

    def __getitem__(self, index):
        print(f"Accessing item at index {index}")
        if index < len(self.data):
            return self.data[index]
        else:
            raise IndexError("Index out of range")
        
for item in MyIterable([1, 2, 3]):
    print(item)

"""Output1:
Creating iterator
Getting next item
1
Getting next item
2
Getting next item
3
Getting next item
"""

# 注释掉iter方法
"""Output2:
Accessing item at index 0
1
Accessing item at index 1
2
Accessing item at index 2
3
Accessing item at index 3