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Pythonyield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

deffab(max):
   n, a, b =0, 0, 1
   whilen  

  执行 fab(5),我们可以得到如下 输出:

>>> fab(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

deffab(max):
   n, a, b =0, 0, 1
   L =[]
   whilen  

  可以使用如下方式打印出 fab 函数返回的 List:

>>> forn infab(5):

... printn

...

  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

fori inrange(1000): pass

  会导致生成一个 1000 个元素的 List,而代码:

fori inxrange(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

classFab(object):
    
   def__init__(self, max):
       self.max=max
       self.n, self.a, self.b =0, 0, 1
    
   def__iter__(self):
       returnself
    
   defnext(self):
       ifself.n  

  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

deffab(max):
    n, a, b =0, 0, 1
    whilen  

  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

defread_file(fpath):
   BLOCK_SIZE =1024
   with open(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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