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  • Python yield 使用浅析(2)

  Fab 类通过 next() 不断返回数列的下一个数,内存占用始终为常数:

>>> forn inFab(5):

...     printn

...

  然而,使用 class 改写的这个版本,代码远远没有第一版的 fab 函数来得简洁。如果我们想要保持第一版 fab 函数的简洁性,同时又要获得 iterable 的效果,yield 就派上用场了:

  清单 5. 使用 yield 的第四版

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deffab(max):
    n, a, b=0,0,1
    whilen <max:
        yieldb
        # print b
        a, b=b, a+b
        n=n+1

  第四个版本的 fab 和第一版相比,仅仅把 print b 改为了 yield b,就在保持简洁性的同时获得了 iterable 的效果。

  调用第四版的 fab 和第二版的 fab 完全一致:

>>> forn infab(5):

...     printn

...

  简单地讲,yield 的作用就是把一个函数变成一个 generator,带有 yield 的函数不再是一个普通函数,Python 解释器会将其视为一个 generator,调用 fab(5) 不会执行 fab 函数,而是返回一个 iterable 对象!在 for 循环执行时,每次循环都会执行 fab 函数内部的代码,执行到 yield b 时,fab 函数就返回一个迭代值,下次迭代时,代码从 yield b 的下一条语句继续执行,而函数的本地变量看起来和上次中断执行前是完全一样的,于是函数继续执行,直到再次遇到 yield。

  也可以手动调用 fab(5) 的 next() 方法(因为 fab(5) 是一个 generator 对象,该对象具有 next() 方法),这样我们就可以更清楚地看到 fab 的执行流程:

  清单 6. 执行流程

>>> f =fab(5)

>>> f.next()

>>> f.next()

>>> f.next()

>>> f.next()

>>> f.next()

>>> f.next()

Traceback (most recent call last):

File"", line 1, in StopIteration

  当函数执行结束时,generator 自动抛出 StopIteration 异常,表示迭代完成。在 for 循环里,无需处理 StopIteration 异常,循环会正常结束。

  我们可以得出以下结论:

  一个带有 yield 的函数就是一个 generator,它和普通函数不同,生成一个 generator 看起来像函数调用,但不会执行任何函数代码,直到对其调用 next()(在 for 循环中会自动调用 next())才开始执行。虽然执行流程仍按函数的流程执行,但每执行到一个 yield 语句就会中断,并返回一个迭代值,下次执行时从 yield 的下一个语句继续执行。看起来就好像一个函数在正常执行的过程中被 yield 中断了数次,每次中断都会通过 yield 返回当前的迭代值。

  yield 的好处是显而易见的,把一个函数改写为一个 generator 就获得了迭代能力,比起用类的实例保存状态来计算下一个 next() 的值,不仅代码简洁,而且执行流程异常清晰。

  如何判断一个函数是否是一个特殊的 generator 函数?可以利用 isgeneratorfunction 判断:

  清单 7. 使用 isgeneratorfunction 判断

>>> frominspect importisgeneratorfunction

>>> isgeneratorfunction(fab)

True

  要注意区分 fab 和 fab(5),fab 是一个 generator function,而 fab(5) 是调用 fab 返回的一个 generator,好比类的定义和类的实例的区别:

  清单 8. 类的定义和类的实例

>>> importtypes

>>> isinstance(fab, types.GeneratorType)

False

>>> isinstance(fab(5), types.GeneratorType)

True

  fab 是无法迭代的,而 fab(5) 是可迭代的:

>>> fromcollections importIterable

>>> isinstance(fab, Iterable)

False

>>> isinstance(fab(5), Iterable)

True

  每次调用 fab 函数都会生成一个新的 generator 实例,各实例互不影响:

>>> f1 =fab(3)

>>> f2 =fab(5)

>>> print'f1:', f1.next()

f1: 1

>>> print'f2:', f2.next()

f2: 1

>>> print'f1:', f1.next()

f1: 1

>>> print'f2:', f2.next()

f2: 1

>>> print'f1:', f1.next()

f1: 2

>>> print'f2:', f2.next()

f2: 2

>>> print'f2:', f2.next()

f2: 3

>>> print'f2:', f2.next()

f2: 5

  return 的作用

  在一个 generator function 中,如果没有 return,则默认执行至函数完毕,如果在执行过程中 return,则直接抛出 StopIteration 终止迭代。

  另一个例子

  另一个 yield 的例子来源于文件读取。如果直接对文件对象调用 read() 方法,会导致不可预测的内存占用。好的方法是利用固定长度的缓冲区来不断读取文件内容。通过 yield,我们不再需要编写读文件的迭代类,就可以轻松实现文件读取:

  清单 9. 另一个 yield 的例子

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defread_file(fpath):
   BLOCK_SIZE=1024
   withopen(fpath,'rb') as f:
       whileTrue:
           block=f.read(BLOCK_SIZE)
           ifblock:
               yieldblock
           else:
               return

  以上仅仅简单介绍了 yield 的基本概念和用法,yield 在 Python 3 中还有更强大的用法,我们会在后续文章中讨论。

  注:本文的代码均在 Python 2.7 中调试通过


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