python黑魔法---迭代器（iterator）

設計 api 的時候，可以利用 python 的描述符完成很多工作，而這些描述符操作，還有一個名字就是“魔法方法”。前面我們介紹了一個裝飾器魔法，現在再來認識一下迭代器神功。

迭代器（iterator）是訪問集合內元素的一種方式，提供了一種遍歷類序列物件的方法。對於一般的序列，利用索引從0一直迭代到序列的最後一個元素。物件從集合的第一個元素開始訪問，直到所有的元素都被訪問一遍後結束。對於字典、檔案、自定義物件型別等，可以自定義迭代方式，從而實現對這些物件的遍歷。總之，迭起器就是定義了對物件進行遍歷的方式。

一些程式語言C，C++需要實現這樣的結構。另外一些高階語言python，ruby則把迭代協議在語言層面就實現了。當然，這樣的隱藏了一些細節，有時候明明已經使用了，卻渾然不知。

iter 函式

python提供了一個iter函式用來生成迭代器。這個方法有兩個引數，當只有一個引數的時候，若這個引數是一個容器，則返回這個容器的迭代器物件，若這個引數本身就是一個迭代器，則返回其自身。

iterator 的特點

迭代器都有一個next方法，每次呼叫這個方法而實現計數，當然計數不是通過索引實現，呼叫了next方法只會，迭代指標會指向下一個元素的位置。若下一個元素沒有了，則會丟擲StopIteration異常。

這樣做有什麼用呢？試想想在迭代指標還沒指到的當前元素時候，已經迭代之後的位置元素，那些元素需要計算麼？因為只有迭代到當前位置的元素時候，才開始計算元素的值。在迭代之前可以不存在，在迭代之後可以被銷燬。實現的迭代器不需要準備所遍歷的所有元素，沒錯，這就是迭代器的一大魅力，惰性計算。

for 迴圈

知道了迭代器大致的用法，我們來遍歷一個迭代器。

上面的遍歷看上去比較彆扭，更不沒有python優雅的感覺，或許，想到遍歷一個容器，for in迴圈更優雅

兩次運算的效果幾乎一樣，那麼for迴圈的機理是什麼呢。前面所言python內建實現了各種迭代協議，for迴圈就是一個很好的例子。for 迴圈的時候，首先對迴圈物件實現迭代器包裝，返回一個迭代器物件，然後每迴圈一步，就呼叫哪個迭代器物件的next方法，迴圈結束的時候，自動處理了 StopIteration這個異常。for迴圈是對迭代器進行迭代的語法糖。無處不在的語法糖。

當然實現迭代器的時候，有時候會把索引丟掉，在python可以使用內建函式enumerate獲取索引。

iterator 的定義

對於上面的 it 這個迭代器，是通過 iter方法實現的，那麼iter函式到底做了什麼呢？簡而言之，實現了迭代器協議的物件，就是迭代器。什麼事迭代器協議呢？再簡而言之，滿足下面兩個條件即可：

• 實現了魔法方法 __iter__()，返回一個迭代物件，這個物件有一個next()方法，
• 實現 next() 方法，返回當前的元素，並指向下一個元素的位置，當前位置已經沒有元素的時候，丟擲StopIteration異常。

前面我們迭代range(4)是從零開始，現在我們實現一個迭代器物件，可以逆序迭代的。

更復雜的遍歷邏輯，都可以在 next 方法裡構造。當然，看到了這裡，也就大概知道了迭代器的協議，也已經是python的資料結構實現了的。並且還沒見識到惰性計算。其實吧，惰性計算，python有更好的處理魔法，就是生成器，關於生成器，比迭代器神功還有效。

接下來就是用迭代器的迭代之後銷燬元素的特性，做一個練習吧。

有一個偶數項的列表 a = ["foo", 2, "bar", 4, "far", 6]，希望對每兩個相鄰的兩個元素打包，是為一組, 使得結果如下是這樣的 [("foo", 2), ("bar", 4), ("far", 6)]。如果是要打包是每三個一組呢？

有很多方法可以解決，下面使用迭代器進行處理，大概程式碼如下：

對於迭代器，python還有很多高階功能，並且還專門有一個itertools標準庫用來做迭代器物件的相關處理。

迭代器魔法沒有裝飾器那麼驚豔，卻有著魔幻的力量，配合生成器，更有另一番天地。