90、Python之鸭子类型：for循环的本质，进一步解析迭代协议

news2024/10/12 7:30:32

引言

在前面的文章中，我们简单介绍了Python中的可迭代对象、迭代器、以及迭代协议的概念。今天就for这个用得特别多，觉得很熟悉很简单的语法结构，稍微展开一下，从而更好地加深对迭代协议的理解。

本文的主要内容有：

1、迭代协议与两个内置函数

2、for循环的本质

3、代码验证实例

迭代协议与两个内置函数

这里再来简单回顾一下迭代协议的概念，所谓“迭代协议”，是Python中为遍历对象定义的一组规则。具体来说，一个对象要遵循迭代协议，它需要实现以下两个方法：

1、__iter__()：返回一个迭代器对象。

2、__next__()：返回下一个元素，如果没有更多元素，则抛出StopIteration异常。

为了支持迭代协议，以及更好地利用迭代协议，Python中还有两个内置函数，需要提前了解以下：

1、iter()：返回对象的迭代器，等价于调用对象的__iter__()方法。

函数的定义及描述如下：

2、next()：从迭代器中获取下一个元素，等价于调用迭代器的__next__()方法。如果提供了默认值，则会在遇到StopIteration异常时返回该默认值。

函数的定义及描述如下：

for循环的本质

for循环的本质是获取一个可迭代对象的迭代器，并通过反复调用迭代器的__next__()方法来获取元素，直至抛出StopIteration异常为止。

一个for循环更加详细的执行步骤是这样的：

1、获取迭代器

调用可迭代对象的__iter__()方法，获取并返回一个迭代器对象。

2、初始化迭代器

迭代器对象必须实现了__iter__()方法并返回自身，以便在需要嵌套的情况下能够重用。

3、获取下一个元素

在每次循环迭代的过程中，调用迭代器对象的__next__()方法，获取下一个元素。

4、处理元素

在每次循环迭代的过程中，将获取到的元素绑定到循环变量，并执行循环体中的代码。

5、检测结束

如果__next__()方法抛出了StopIteration异常，则for循环终止。

6、清理工作

执行任何必要的清理工作，如释放资源、处理异常等。

代码验证实例

接下来我们通过一个代码实例来验证上述的for循环执行过程：

# 定义一个团队的类，是一个可迭代对象
class Team:
    def __init__(self, dgrs):
        self.dgrs = dgrs

    def __iter__(self):
        print(f'Team.__iter__()被调用')
        return TeamIterator(self.dgrs)


# 定义一个用于迭代Team的迭代器
class TeamIterator:
    def __init__(self, dgrs):
        print('TeamIterator实例被创建并初始化')
        self.dgrs = dgrs
        self.index = 0

    def __iter__(self):
        print(f'TeamIterator.__iter__()被调用')
        return self

    def __next__(self):
        print(f'TeamIterator.__next__()被调用')
        try:
            dgr = self.dgrs[self.index]
        except IndexError:
            raise StopIteration
        self.index += 1
        return dgr


if __name__ == '__main__':
    team = Team(['张三', '李四', '赵大头'])
    for dgr in team:
        print(dgr)

简单解释一下代码，Team类实现了__iter__()方法，就是我们前面已经提到的，Team类是可迭代的，Team的实例对象都是可迭代对象。TeamIterator类同时实现了__iter__()方法和__next__()方法，是一个迭代器。

在对应的方法中我们添加了print()输出，从而当我们通过for循环遍历Team的可迭代对象时，更加清晰地看到for地执行过程。

执行结果：