迭代器与生成器

迭代是 Python 最核心的抽象之一。面试主线：迭代协议是什么、生成器怎么工作、和列表的区别。

迭代协议

• 可迭代对象（iterable）：实现 __iter__（或 __getitem__），如 list、dict、str、range
• 迭代器（iterator）：实现 __next__，每次调用返回下一个值，耗尽抛 StopIteration
• for x in obj 的本质：iter(obj) 拿迭代器，循环调 next() 直到异常
• 迭代器是一次性的：用完不能回头，要重来就重新 iter

自定义迭代器：类实现 __iter__（返回 self）和 __next__。

生成器

生成器是用 yield 的函数，调用它不执行函数体，返回生成器对象：

def countdown(n):
    while n > 0:
        yield n
        n -= 1

g = countdown(3)
next(g)  # 3   执行到第一个 yield 暂停
next(g)  # 2   从暂停处继续

• yield 暂停函数状态（局部变量全保留），next() 恢复执行
• 生成器是惰性的：不一次生成全部，内存占用恒定
• 大文件逐行读、无限序列（斐波那契）、流水线处理是典型场景

生成器表达式

squares = (x * x for x in range(10))     # 惰性, 逐个产出
lst = [x * x for x in range(10)]         # 立即, 全部在内存

同样的语法，圆括号是生成器表达式。省内存但只能遍历一次，且不能下标访问。数据量大或只遍历一次时用生成器。

send/throw/close

生成器对象有三个进阶方法：

def echo():
    while True:
        received = yield          # yield 表达式的值来自 send
        print(f"got {received}")

g = echo()
next(g)        # 启动到第一个 yield
g.send("hi")   # got hi

send 是协程的雏形：生成器可以接收外部数据。Python 协程（async/await）就是建立在生成器机制上的（见 asyncio 篇）。

面试追问

1. 可迭代对象和迭代器的区别？ 可迭代对象有 iter，迭代器有 next。iter() 把前者变后者。迭代器一次性
2. 生成器为什么省内存？ 惰性求值：每次只产出一个值，不保存整个序列。yield 暂停保留局部状态
3. yield 和 return 的区别？ return 结束函数返回值；yield 暂停函数保留状态，可多次产出
4. send 干什么？ 恢复生成器并传入值，yield 表达式求值为该值。双向通信，协程雏形
5. 列表推导和生成器表达式？ 列表推导立即建全部（内存 O(n)），生成器表达式惰性（内存 O(1)）但只能遍历一次