深入理解Python迭代器协议（从零开始掌握可迭代对象与自定义迭代器）

可迭代对象 vs 迭代器

很多初学者容易混淆这两个概念：

• 可迭代对象（Iterable）：实现了 __iter__() 方法的对象，如列表、元组、字符串等。它们本身不是迭代器，但可以“生成”迭代器。
• 迭代器（Iterator）：同时实现了 __iter__() 和 __next__() 的对象，用于逐个访问元素。

实战：实现一个自定义迭代器

下面我们创建一个简单的计数器类，它从指定数字开始，每次加1，最多输出5次：

class SimpleCounter:    def __init__(self, start=0):        self.current = start        self.limit = start + 5  # 最多输出5个数字    def __iter__(self):        return self    def __next__(self):        if self.current < self.limit:            value = self.current            self.current += 1            return value        else:            raise StopIteration# 使用示例for num in SimpleCounter(3):    print(num)# 输出：# 3# 4# 5# 6# 7

在这个例子中，SimpleCounter 同时是可迭代对象和迭代器，因为它自己实现了 __iter__() 并返回自身，同时也实现了 __next__()。

只实现 __iter__ 的可迭代对象

有时我们希望对象是可迭代的，但不希望自己成为迭代器（例如为了支持多次遍历）。这时可以让 __iter__() 返回一个新的迭代器对象：

class Countdown:    def __init__(self, start):        self.start = start    def __iter__(self):        return CountdownIterator(self.start)class CountdownIterator:    def __init__(self, start):        self.current = start    def __iter__(self):        return self    def __next__(self):        if self.current > 0:            value = self.current            self.current -= 1            return value        else:            raise StopIteration# 使用for i in Countdown(3):    print(i)  # 输出: 3, 2, 1# 可以多次遍历！list1 = list(Countdown(3))list2 = list(Countdown(3))print(list1, list2)  # [3, 2, 1] [3, 2, 1]

总结

掌握Python迭代器协议不仅能让你理解 for 循环背后的机制，还能帮助你设计更灵活的数据结构。关键点如下：

• 所有可被 for 遍历的对象都必须遵循可迭代对象规范。
• 真正的迭代工作由迭代器完成，它通过 __next__() 提供下一个值。
• 使用 __iter__ 方法可以轻松创建自己的自定义迭代器。
• 良好的设计应区分可迭代对象和迭代器，以支持多次遍历。

现在你已经掌握了 Python 中迭代的核心机制！快去尝试编写自己的可迭代类吧。