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for循环是怎么工作的
阅读量:7098 次
发布时间:2019-06-28

本文共 2494 字,大约阅读时间需要 8 分钟。

for...in 是Python程序员使用最多的语句,for 循环用于迭代容器对象中的元素,这些对象可以是列表、元组、字典、集合、文件,甚至可以是自定义类或者函数,例如:

作用于列表

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

作用于元组

>>> for i in ("zhang", "san", 30): ...    print(i) ... zhang san 30

作用于字符串

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

作用于集合

>>> for i in {
"a","b","c"}: ...    print(i) ... b a c

作用于字典

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

作用于文件

>>> for line in open("requirement.txt"): ...    print(line, end="") ... Fabric==1.12.0 Markdown==2.6.7

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 "
", line 1, in
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,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,迭代器(Iterator)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 
>>> 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 "
", line 1, in
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:

  1. 先判断对象是否为可迭代对象,不是的话直接报错,抛出TypeError异常,是的话,调用 __iter__方法,返回一个迭代器

  2. 不断地调用迭代器的__next__方法,每次按序返回迭代器中的一个值

  3. 迭代到最后,没有更多元素了,就抛出异常 StopIteration,这个异常 python 自己会处理,不会暴露给开发者

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 1 2 3

你会发现 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,直到出现 StopIteration 异常退出循环。所以任何可迭代对象都可以作用在for循环中。

转载于:https://www.cnblogs.com/mrwuzs/p/7976659.html

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