• 转:Python yield 使用浅析


    您可能听说过,带有 yield 的函数在 Python 中被称之为 generator(生成器),何谓 generator

    我们先抛开 generator,以一个常见的编程题目来展示 yield 的概念。

    如何生成斐波那契數列

    斐波那契(Fibonacci)數列是一个非常简单的递归数列,除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到。用计算机程序输出斐波那契數列的前 N 个数是一个非常简单的问题,许多初学者都可以轻易写出如下函数:


    清单 1. 简单输出斐波那契數列前 N 个数

    				
     def fab(max): 
        n, a, b = 0, 0, 1 
        while n < max: 
            print b 
            a, b = b, a + b 
            n = n + 1 
    

    执行 fab(5),我们可以得到如下输出:

     >>> fab(5) 
     1 
     1 
     2 
     3 
     5 
    

    结果没有问题,但有经验的开发者会指出,直接在 fab 函数中用 print 打印数字会导致该函数可复用性较差,因为 fab 函数返回 None,其他函数无法获得该函数生成的数列。

    要提高 fab 函数的可复用性,最好不要直接打印出数列,而是返回一个 List。以下是 fab 函数改写后的第二个版本:


    清单 2. 输出斐波那契數列前 N 个数第二版

    				
     def fab(max): 
        n, a, b = 0, 0, 1 
        L = [] 
        while n < max: 
            L.append(b) 
            a, b = b, a + b 
            n = n + 1 
        return L 
    

    可以使用如下方式打印出 fab 函数返回的 List:

     >>> for n in fab(5): 
     ...     print n 
     ... 
     1 
     1 
     2 
     3 
     5 
    

    改写后的 fab 函数通过返回 List 能满足复用性的要求,但是更有经验的开发者会指出,该函数在运行中占用的内存会随着参数 max 的增大而增大,如果要控制内存占用,最好不要用 List

    来保存中间结果,而是通过 iterable 对象来迭代。例如,在 Python2.x 中,代码:


    清单 3. 通过 iterable 对象来迭代

    				
     for i in range(1000): pass 
    

    会导致生成一个 1000 个元素的 List,而代码:

     for i in xrange(1000): pass 
    

    则不会生成一个 1000 个元素的 List,而是在每次迭代中返回下一个数值,内存空间占用很小。因为 xrange 不返回 List,而是返回一个 iterable 对象。

    利用 iterable 我们可以把 fab 函数改写为一个支持 iterable 的 class,以下是第三个版本的 Fab:


    清单 4. 第三个版本

    				
     class Fab(object): 
    
        def __init__(self, max): 
            self.max = max 
            self.n, self.a, self.b = 0, 0, 1 
    
        def __iter__(self): 
            return self 
    
        def next(self): 
            if self.n < self.max: 
                r = self.b 
                self.a, self.b = self.b, self.a + self.b 
                self.n = self.n + 1 
                return r 
            raise StopIteration() 
    

    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:

     >>> for n in Fab(5): 
     ...     print n 
     ... 
     1 
     1 
     2 
     3 
     5 
    

    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

    				
     def fab(max): 
        n, a, b = 0, 0, 1 
        while n < max: 
            yield b 
            # 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:

     >>> for n in fab(5): 
     ...     print n 
     ... 
     1 
     1 
     2 
     3 
     5 
    

    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() 
     1 
     >>> f.next() 
     1 
     >>> f.next() 
     2 
     >>> f.next() 
     3 
     >>> f.next() 
     5 
     >>> f.next() 
     Traceback (most recent call last): 
      File "<stdin>", line 1, in <module> 
     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

    				
     >>> from inspect import isgeneratorfunction 
     >>> 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

    				
     >>> import types 
     >>> 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:

     >>> from collections import Iterable 
     >>> 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

    				
     def read_file(fpath): 
        BLOCK_SIZE = 1024 
        with open(fpath, 'rb') as f: 
            while True: 
                block = f.read(BLOCK_SIZE) 
                if block: 
                    yield block 
                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

    via:http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-python-yield/

    *****************************************************************

    一篇文章:

    generator产生器:a Python generator is a kind of Python iterator[1], but of an especially powerful kind.

    yield生产:可以解读为"返回然后等待"。直到所有yield语句完成,这时如果再次调用next(),则发生StopIteration异常,当然,在for循环之类的语句中会被自动处理。

    return:"返回并结束"

    generator归根到底是一个函数的返回值,这个函数是包含“yield”关键字的python函数。

    是不是可以这么说(不是很确定,似乎可以这么理解)
    1,凡包含“yield”关键字的函数,都返回generator
    2,generator不是函数,而是函数执行后构造的对象,是一种iterator。
    3,generator可以像iterator一样的用。

    generator的根源是PEP 255,其中列出了generator在Python存在的原因,简单的讲,Generator在需要时返回中间值,能够保存当前的状态,等待下一次的返回要求。

    xrange/range的区别或许可以帮我们理解这一点,xrange之所以存在,是因为range需要一次完成列表的初始化,存储等等,从C的角度来 理解,就是,用range等于先malloc足够的内存,然后完成值的准备,等待调用(遍历等等)。而xrange则不这么干,什么时候要的时候,什么时 候给值。所以,在Python 2.x中,type(range(10))是一个List,是内存中的静态数据;而type(xrange(10))则是一个range type。

    到Python 3.x,xrange彻底替代了range函数。

    这样设计的目的无非就是节省内存 ,千八百数字的无所谓,但ython 2.x的long int和Python 3.x的Int是无限制(用官方语言来说就是可以占满内存)。

    generator为了满足这种需求设计的,状态得到了保存,随取随算。

    PEP 255有一句: a Python generator is a kind of Python iterator[1], but of an especially powerful kind.

    Python的产生器就是一种迭代器...
    因为它是一种迭代器,所以,他可以用到for等控制流中。

    def gen():
    print "one"
    yield 1
    print "two"
    yield 2
    print "three"
    yield 3

    type(gen) <type 'function'>
    type(gen()) <type 'generator'>

    可以看到gen是函数,而gen()是generator,应该说,函数gen执行的返回值是生成一个generator

    generator的方法之一就是next()。
    a=gen()
    a.next()
    a.next()
    a.next()
    a.next()
    三次next,分别返回了one 1,two 2,three 3,最后一次,已到达末尾,发生StopIteration错误。


    而yield的作用就是,每次发生next()调用,函数执行完yield语句之后在挂起,这时返回yield的值(你原因yield啥就yield啥),整个函数状态被保存,等待下一次next()调用;
    下次next()调用发生时,从yield后的语句开始执行(有yiled也在循环体内,未必一定是顺序的),直到再次遇到yield为止,然后重复删除动作。

    yield 可以解读为"返回然后等待"。知道所有yield语句完成,这时如果再次调用next(),则发生StopIteration异常,当然,在for循环之类的语句中会被自动处理。

    <--- XDICT英汉辞典 --->
    yield
    [jiːld]
    n. 生产量,投资收益
    vt. 生产,给予,同意,被迫放弃,放纵
    vi. 出产,屈服,投降

    在这里,当然是“生产”的意思。

    PEP 255详细解释了为什么是"新关键字" yield,而不是return 变体等等的原因。

    我想,一个简单的原因可能是return已经被大家清楚、牢靠的理解成了"函数的结束并返回“,而不是”返回并挂起“

    摘自:http://bbs.paulau.com.cn/redirect.php?tid=9&goto=lastpost&sid=fJFtF0

    转自:http://hi.baidu.com/izouying/blog/item/d70b098200db2daa0cf4d2d1.html

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