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for循环在Python中的工作原理 for循环在Python中的工作原理详细

刘志军 人气:0
想了解for循环在Python中的工作原理详细的相关内容吗,刘志军在本文为您仔细讲解for循环在Python中的工作原理的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:for循环在Python中的工作原理,for循环,Python,下面大家一起来学习吧。

例如:

作用于列表

>>> for elem in [1,2,3]:
...     print(elem)
...
1
2
3

作用于字符串

>>> for c in "abc":
...     print(c)
...
a
b
c

作用于字典

>>> for k in {"age":10, "name":"wang"}:
...     print(k)
...
age
name

可能有人不经要问,为什么这么多不同类型对象都支持 for 语句,还有哪些类型的对象可以作用在 for 语句中呢?回答这个问题之前,我们先要了解 for 循环背后的执行原理。

for 循环是对容器进行迭代的过程,什么是迭代?迭代就是从某个容器对象中逐个地读取元素,直到容器中没有更多元素为止。那么,哪些对象支持迭代操作?任何对象都可以吗?先随便自定义一个类试试,看行不行:

>>> class MyRange:
...     def __init__(self, num):
...         self.num = num
...
>>> for i in MyRange(10):
...     print(i)
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'MyRange' object is not iterable

错误堆栈日志非常清楚地告诉我们,MyRange 不是一个可迭代对象,所以它不能用于迭代,那么到底什么样的对象才称得上是可迭代对象(iterable)呢?

可迭代对象需要实现__iter__方法,并返回一个迭代器,什么是迭代器呢?迭代器只需要实现 __next__方法。现在我们就来验证一下列表为什么支持迭代:

>>> x = [1,2,3]
>>> its = x.__iter__() # x有此方法,说明列表是可迭代对象
>>> its
<list_iterator object at 0x100f32198>

>>> its.__next__()  # its有此方法,说明its是迭代器
1
>>> its.__next__()
2
>>> its.__next__()
3
>>> its.__next__()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

从试验结果来看,列表是一个可迭代对象,因为它实现了 __iter__方法,并且返回了一个迭代器对象(list_iterator),因为它实现了 __next__方法。我们看到它不断地调用__next__方法,其实就是不断地迭代获取容器中的元素,直到容器中没有更多元素抛出 StopIteration 异常为止。

那么 for 语句又是如何循环的呢?到这里,恐怕你也猜到了,它的步骤是:

对于元组,字典,字符串也是同样的道理,弄明白了 for 的执行原理之后,我们就可以实现自己的迭代器用在 for 循环中。

前面的 MyRange 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 MyRange:
    def __init__(self, num):
        self.i = 0
        self.num = num

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.i < self.num:
            i = self.i
            self.i += 1
            return i
        else:
            # 达到某个条件时必须抛出此异常,否则会无止境地迭代下去
            raise StopIteration()

因为它实现了__next__方法,所以 MyRange 本身已经是一个迭代器了,所以 __iter__返回的就是对象本身 self现在用在 for 循环中试试:

for i in MyRange(3):
    print(i)
# 输出
 0
 1
 2

有没有发现,自定义的 MyRange 功能和内建函数 range很相似。for 循环本质是不断地调用迭代器的__next__方法,直到有 StopIteration 异常为止,所以任何可迭代对象都可以作用在for循环中。

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