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生成器進(jìn)化到協(xié)程 Part 1

lemon / 574人閱讀

摘要：生成器用于定義生成器函數(shù)只要存在該函數(shù)必定是一個(gè)生成器調(diào)用該函數(shù)返回一個(gè)生成器讓一個(gè)生成器前進(jìn)使用使一個(gè)生成器前進(jìn)到下一個(gè)語(yǔ)句處，并將產(chǎn)出值作為其返回值。

前言

這篇文章大部分來(lái)自 David Beazley 在 PyCon 2014 的 PPT 《Generators: The Final Frontier》。這個(gè)PPT很長(zhǎng)而且非常燒腦，建議在閱讀前應(yīng)了解 Python 的生成器與攜程相關(guān)知識(shí)，推薦《流暢的 Python》。

David Beazley 的博客

PPT 下載鏈接

生成器（generator）

使用 yield 來(lái)定義一個(gè)生成器

def countdown(n):
    while n > 0:
        yield n
        n -= 1
    
c = countdown(10)
c

生成器可用于迭代

for x in countdown(10):
    print("倒數(shù)：", x)
倒數(shù)： 10
倒數(shù)： 9
倒數(shù)： 8
倒數(shù)： 7
倒數(shù)： 6
倒數(shù)： 5
倒數(shù)： 4
倒數(shù)： 3
倒數(shù)： 2
倒數(shù)： 1

可以通過(guò) next() 來(lái)一步步地讓生成器 yield 一個(gè)值，直到函數(shù)迭代器結(jié)束并拋出 StopIteration。如果你對(duì)這一頭霧水，建議閱讀《Fluent Python》14.4 章。
這里 for 其實(shí)相當(dāng)于不斷地調(diào)用 next 并處理 StopIteration

c = countdown(3)

# next(c)
3
# next(c)
2
# next(c)
1
把生成器當(dāng)作管道

你可以嵌套生成器，這會(huì)導(dǎo)致類似于 Unix 命令行管道的效果

def add_A(seq):
    for item in seq:
        yield item + "-A"

def add_B(seq):
    for item in seq:
        yield item + "-B"

def add_C(seq):
    for item in seq:
        yield item + "-C"
        
seq = ["apple", "banana", "orange"]

stacked_generator = add_C(add_B(add_A(seq)))

for item in stacked_generator:
    print(item)
apple-A-B-C
banana-A-B-C
orange-A-B-C

可以看到，我們?yōu)?seq 里的每項(xiàng)都依次添加了一個(gè) tag。

yield 可以接受傳值

yield 的作用是向調(diào)用者返回一個(gè)值，調(diào)用者其實(shí)也可以向生成器傳值。

def receiver():
    while True:
        received_item = yield
        print("收到：", received_item)

def caller():
    recv = receiver()
    next(recv) # 使生成器前進(jìn)到 yield
    for i in "abcd":
        recv.send(i)
        
caller()
收到： a
收到： b
收到： c
收到： d

那 send 函數(shù)的返回值是什么呢？

def receiver():
    call_times = 0
    while True:
        item = yield call_times
        print("收到：", item)
        call_times += 1
        
def caller():
    recv = receiver()
    next(recv)
    for i in "abcd":
        ret_value = recv.send(i)
        print("返回值: ", ret_value)
        
caller()
收到： a
返回值:  1
收到： b
返回值:  2
收到： c
返回值:  3
收到： d
返回值:  4

所以 send 可以向生成器傳值的同時(shí)會(huì)讓生成器前進(jìn)到下一個(gè) yield 語(yǔ)句，并將 yield 右側(cè)的值作為返回值。

生成器 101

yield 用于定義生成器函數(shù)

只要 yield 存在該函數(shù)必定是一個(gè)生成器

調(diào)用該函數(shù)返回一個(gè)生成器

讓一個(gè)生成器前進(jìn)

使用 next 使一個(gè)生成器前進(jìn)到下一個(gè) yield 語(yǔ)句處，并將產(chǎn)出值（yielded value）作為其返回值。使用 gen.__next__()效果相同。

注意：這是一個(gè)新創(chuàng)建的生成器唯一允許的操作。

def generator():
    yield "a"
    yield "b"
    
gen = generator()

# next(gen)
"a"
# next(gen)
"b"
給生成器傳值

可以通過(guò)調(diào)用生成器的 send 方法來(lái)向生成器傳值，這將讓生成器從上次暫停的 yield 前進(jìn)到下個(gè) yield，并將產(chǎn)出值作為 send 的返回值。

def generator():
    item = yield "a"
    print(item)
    another_item = yield "b"
    
gen = generator()
print(next(gen))
print(gen.send(1))
a
1
b
關(guān)閉一個(gè)生成器

通過(guò)調(diào)用生成器 close 方法可以生成器在 yield 語(yǔ)句處拋出 GeneratorExit。這時(shí)僅允許 return，如果沒(méi)有捕捉這個(gè)錯(cuò)誤，生成器會(huì)靜默關(guān)閉，不拋出錯(cuò)誤。

def generator():
    times = 0
    while True:
        yield times
        times += 1
            
gen = generator()
print(next(gen))
print(next(gen))
gen.close() # 不會(huì)拋出錯(cuò)誤
0
1
拋出錯(cuò)誤

調(diào)用生成器的 throw 方法可以在 yield 處拋出某個(gè)特定類型的錯(cuò)誤，如果生成器內(nèi)部可以捕捉這個(gè)錯(cuò)誤，那生成器將前進(jìn)到下個(gè) yield 語(yǔ)句處，并將產(chǎn)出值作為 throw 的返回值，否則中止生成器。
throw 的函數(shù)簽名如下：

throw(typ, [,val, [,tb]])

其中 tyb 是某錯(cuò)誤類型，val是錯(cuò)誤信息，tb 為 traceback。更多信息可以參考官方的PEP0342

def generator():
    try:
        yield "apple"
    except RuntimeError as e:
        print("捕捉到：", e)
    yield "banana"
    

gen = generator()
print(next(gen))
print(gen.throw(RuntimeError, "運(yùn)行錯(cuò)誤"))
apple
捕捉到： 運(yùn)行錯(cuò)誤
banana
生成器返回值

如果在生成器函數(shù)中加上 return 那在運(yùn)行到 return 時(shí)將會(huì)把返回值作為 StopIteration 的值傳遞出去。這個(gè)是 Python3 的特性，Python2 生成器不能返回某個(gè)值。

def generator():
    yield
    return "apple"
    
g = generator()
next(g)
try:
    next(g)
except StopIteration as e:
    print(e)
apple
生成器委托

使用 yield from 可以幫你對(duì)一個(gè)生成器不斷調(diào)用 next 函數(shù)，并返回生成器的返回值。言下之意是你可以在生成器里調(diào)用生成器。

def generator():
    yield "a"
    yield "b"
    return "c"
    
def func():
    result = yield from generator()
    print(result)

調(diào)用 func 結(jié)果是返回一個(gè)生成器

# func()


# next(func())
"a"

另外一個(gè)例子

def chain(x, y):
    yield from x
    yield from y
    
a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]

for i in chain(a, b):
    print(i, end=" ")
1 2 3 4 5 6 
c = [7, 8, 9]
for i in chain(a, chain(b, c)):
    print(i, end=" ")
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Part 1總結(jié) 生成器定義 
def generator():
    ...
    yield
    ...
    return result
生成器操作 
gen = generator()

# 使一個(gè)生成器前進(jìn)
next(gen)

# 傳遞一個(gè)值
gen.send(item)

# 中止生成器
gen.close()

# 拋出錯(cuò)誤
gen.throw(exc, val, tb)

# 委托
result = yield from gen

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