Python迭代器协议及for循环工作机制详解

在Python中，迭代器协议和for循环是常用的语言特性。本文将从多个角度介绍Python迭代器协议及for循环工作机制。

一、Python迭代器协议

Python中的迭代器协议是指对象必须提供一个next方法，执行该方法要么返回迭代中的下一项，要么引发StopIteration异常，以结束迭代。实现该协议的对象包括生成器和迭代器。

生成器是一种用简单而又优美的方式来生成序列的对象，其特点是只有在访问时才会生成相应的值。比起一次性生成一个列表，生成器更省内存。定义生成器的方式为：

```

def fibonacci(n):

a, b, counter = 0, 1, 0

while True:

if (counter > n):

return

yield a

a, b = b, a + b

counter += 1

f = fibonacci(10)

while True:

try:

print(next(f), end=' ')

except StopIteration:

break

```

上述代码中，`yield`负责返回`a`的值并暂停函数的执行，直到下一次调用并再次生成序列值。

二、for循环工作机制

1.序列迭代

在for循环中，当需要对一个序列（比如列表或字符串）进行迭代时，解释器会自动创建一个迭代器。

```

fruits = ['apple', 'banana', 'orange']

for fruit in fruits:

print(fruit)

```

解释器首先会调用`fruits`的`__iter__()`方法获取一个迭代器，之后循环调用该迭代器的`next()`方法获取序列中的每一个元素。

2.集合迭代

集合类型（比如set和字典）同样可以使用for循环进行迭代。在进行集合迭代时，解释器会首先调用对象的`__iter__()`方法获取迭代器。但由于set和字典无法保证元素的顺序，因此每次迭代输出结果的顺序可能并不相同。

```

cities = {'Beijing': 'China', 'Tokyo': 'Japan', 'New York': 'USA'}

for city in cities:

print(city, cities[city])

```

关于为什么字典在迭代时输出顺序是随机的，这与Python解释器的实现有关，也是Python3.6之前版本的一个特性，在3.6及以后的版本中，字典的顺序已经变得可预测。关于Python中字典的实现及演进可以参考Guido van Rossum的博客文章:http://python-history.blogspot.com/2010/06/from-pearls-to-anchors.html。

三、总结

本文从Python迭代器协议和for循环工作机制两个方面进行了详细介绍。相信通过本文的学习，读者可以掌握Python中这些常用的语言特性，并在实践中更好地运用它们。