【学习心得】迭代器和可迭代对象

一、请阐述"迭代器对象"与"可迭代对象"的区别与联系

（1）迭代器对象

满足下面三个条件的对象就是迭代器对象。

1. 类中同时实现了__iter__ 和 next 方法；
2. iter 函数返回self，也就是自身；
3. next 函数返回下一个值，如果没有下一个值则抛出StopIteration的异常。

class MyRange():
    def __init__(self,num):
        self.num = num
        self.counter = -1     # 注意，counter是从-1开始的，所以第一次调用__next__函数，会返回0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        self.counter += 1
        if self.counter == self.num:   # 如果迭代次数超过num，则触发异常StopIteration，停止迭代，并返回属性counter
            raise StopIteration()
        return self.counter

obj = MyRange(3)  # 设置迭代次数上限是3
print(next(obj))  # 输出0， 等价于 obj.__next__()  都是在调用obj这个实例中的__next__函数，输出下一个数据
print(next(obj))  # 输出1
print(next(obj))  # 输出2
print(next(obj))  # 由于迭代次数上限是3，所以第四次调用__next__函数时会报错

（2）可迭代对象

如果一个类中包含 iter 方法，并且返回一个迭代器，则称这个类创建的对象为可迭代对象。常见的如 list，dict，str 都是可迭代对象，但它们本身不是迭代器。

# 可迭代对象
class Foo():
    def __iter__(self):
        return MyRange(3)
obj1 = Foo()  # 则obj1会是一个迭代器对象
# 因为obj1是一个迭代器对象，那么它可以用于for循环
# 在实际操作过程中，首先是通过__iter__获得迭代器对象，然后再通过next函数逐个取值
for item in obj1:
    pass

（3）两者的联系

迭代器一定是可迭代对象，但可迭代对象不一定是迭代器。可迭代对象的 iter 方法必须返回一个迭代器。

二、迭代器的优缺点

迭代器的设计哲学是**"用计算换空间"**。理解它的优缺点，是解决在项目中何时使用迭代器等容器类型的关键。

（1）优点

1. 惰性求值，节省内存。这是迭代器的核心优点，它不需要一次性将所有数据加载到内存中，而是按需要生成下一个元素。迭代器在内存中相当于只占一个数据的空间，因为每次取值都上一条数据会在内存释放，加载当前的此条数据。
2. 支持无限序列。由于不需要预知长度或存储所有元素，迭代器可以表示数学上无限的概念。

（2）缺点

1. 单向、一次性消耗。迭代器因为有next函数，所有只能向前推进，不能回退、不能重置、不能重复遍历。一旦耗尽抛出StopIteration，就永久失效。
2. 不支持随机访问和长度查询。

三、for循环的本质

for循环的工作原理可以描述为如下动作：

1. 使用 iter 获得可迭代对象的迭代器；
2. 再反复对迭代器使用 next ；
3. 捕获StopIteration异常，退出循环。