前言
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
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>>> for elem in [ 1 , 2 , 3 ]:
... print (elem)
...
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作用于元组
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>>> for i in ( "zhang" , "san" , 30 ):
... print (i)
...
zhang
san
30
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作用于字符串
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>>> for c in "abc" :
... print (c)
...
a
b
c
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作用于集合
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>>> for i in { "a" , "b" , "c" }:
... print (i)
...
b
a
c
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作用于字典
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>>> for k in { "age" : 10 , "name" : "wang" }:
... print (k)
...
age
name
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作用于文件
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>>> for line in open ( "requirement.txt" ):
... print (line, end = "")
...
Fabric = = 1.12 . 0
Markdown = = 2.6 . 7
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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:
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>>> 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
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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:
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>>> 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
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>>> its.__next__()
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>>> its.__next__()
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>>> its.__next__()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>" , line 1 , in <module>
StopIteration
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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:
- 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
- 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
- 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:
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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()
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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:
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for i in MyRange( 3 ):
print (i)
# 输出
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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。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对服务器之家的支持。
原文链接:https://foofish.net/how-for-works-in-python.html