by 軒轅禦龍
在之前的教程中，我們已經接觸過一些典型的<code>for</code>語句，比如：
通過簡單地使用<code>for</code>和<code>in</code>兩個關鍵字，我們可以很輕松地實作在 C 語言中繁瑣的周遊操作。相比較而言，C 語言中要實作相同的功能，需要這樣寫（假設存在整型數組<code>list_example</code>）：
顯而易見，在周遊元素的操作上，Python 的表達更加直覺優雅，簡潔明了；這正是因為 Python 在實作<code>for</code>語句的時候，恰到好處地使用了“疊代器”的概念。
疊代器在 Python 中随處可見，并且具有統一的标準。通過使用疊代器，Python 能夠逐個通路清單<code>list_example</code>中的每個元素。
下面我們來進一步讨論相關的機制。
疊代器（iterator）是一種可在容器（container）中遍訪的接口，為使用者封裝了内部邏輯。 ——百度百科·疊代器 大意
上面是我們可以查到的、對“疊代器”的一個寬泛的定義。
而具體到 Python 中，疊代器也屬于内置的标準類之一，是與我們之前學習過的“序列”同一層次的概念。
對于疊代器對象本身來說，需要具有<code>__iter__()</code>和<code>__next__()</code>兩種方法，二者合稱為“疊代器協定”。也就是說，隻要同時具有這兩種方法，Python 解釋器就會認為該對象是一個疊代器；反之，隻具有其中一個方法或者二者都不具有，解釋器則認為該對象不是一個疊代器。
上述論斷可由下面的代碼驗證（需要用到内置函數<code>isinstance()</code>，來判斷一個對象是否是某個類的執行個體；該用法啟發于[廖雪峰的官方網站]）：
由第 8~11 行的代碼可知，對于 Python 來說，判斷一個對象是否是疊代器的标準僅僅是“是否同時具有<code>__iter__()</code>和<code>__next__()</code>這兩個方法”。
并且從第 17~20 行的代碼也可以驗證上述推斷：隻具有方法<code>__next__()</code>既不是可疊代的，也不是一個疊代器。
有意思的事情發生在代碼第 26、27 兩行：代碼輸出結果顯示，隻有方法<code>__iter__()</code>的對象居然是可疊代的！（後文解釋）
疊代器對象本質上代表的是一個資料流，通過反複調用其方法<code>__next__()</code>或将其作為參數傳入<code>next()</code>函數，即可按順序逐個傳回資料流中的每一項；直到流中不再有資料項，進而抛出一個<code>StopIteration</code>異常，終止疊代。
在 Python 中内置了兩個函數：<code>iter()</code>和<code>next()</code>，分别用于“将參數對象轉換為疊代器對象”和“從疊代器中取出下一項”。
實際上所有具有方法<code>__iter__()</code>的對象均被視作“可疊代的”。因為方法<code>__iter__()</code>進行的操作其實就是傳回一個該對象對應的疊代器，也就是說“可疊代的（iterable）”的真實含義其實是“可以被轉換為疊代器（iterator）的”。而内置函數<code>iter()</code>也是調用對象本身具有的<code>__iter__()</code>方法來實作特定對象到疊代器的轉換。
相應地，内置函數<code>next()</code>其實是調用了對象本身的方法<code>__next__()</code>，而該方法執行的操作就是從對象對應的資料流中取出下一項。
是以直接調用對象的<code>__iter__()</code>和<code>__next__()</code>方法與将對象作為參數傳入内置函數<code>iter()</code>和<code>next()</code>是等效的。
要注意的一點在于，對疊代器調用其本身的<code>__iter__()</code>方法，得到的将會是這個疊代器自身，該疊代器相關的狀态都會被保留，包括該疊代器目前的疊代狀态。見下述代碼：
顯然，清單<code>li</code>本身并不是一個疊代器，而将其傳入内置函數<code>iter()</code>就得到了相應于清單<code>li</code>的疊代器<code>li_iterator</code>。我們調用<code>next()</code>函數來疊代它：
一切都在預料之中。我們再來将其本身作為參數傳入内置函數<code>iter()</code>：
到這裡跟我們希望的就有所出入了。在使用這樣一個語句的時候，通常我們的目的都是得到一個新的疊代器，而非跟原先的疊代器一樣的對象。
更進一步地，我們還可以發現，對疊代器調用<code>iter()</code>函數得到的對象不僅與原先的疊代器具有相同的狀态，它們其實就是指向同一個對象：
也就是說在對象本身就是一個疊代器的情況下，生成的對應疊代器的時候 Python 不會進行另外的操作，就傳回這個疊代器本身作為結果。
本節建構類的代碼來自[Python3 文檔-類-9.8 疊代器]
有了上面的讨論，我們就可以自己實作一個簡單的疊代器。隻要確定這個簡單疊代器具有與疊代器定義相符的行為即可。
說人話就是：要定義一個資料類型，具有<code>__iter__()</code>方法并且該方法傳回一個帶有<code>__next__()</code>方法的對象，而當該類已經具有<code>__next__()</code>方法時則傳回其本身。示例代碼如下：
驗證一下：
(o゜▽゜)o☆[BINGO!]
任務完成！
回到文章開頭我們作為引子的<code>for</code>循環示例，實際上在執行<code>for</code>語句的時候，Python 悄悄調用了内置函數<code>iter()</code>，并将<code>for</code>語句中的容器對象作為參數傳入；而函數<code>iter()</code>傳回值則是一個疊代器對象。
是以，<code>for</code>語句是将容器對象轉換為疊代器對象之後，調用<code>__next__()</code>方法，逐個通路原容器中的各個對象，直到周遊完所有元素，抛出一個<code>StopIteration</code>異常，并終止<code>for</code>循環。
疊代器（iterator）首先要是可疊代的（iterable）；即疊代器一定是可疊代的，但可疊代的不一定是疊代器
可疊代的對象意味着可以被轉換為疊代器
疊代器需要同時具有方法<code>__iter__()</code>和<code>__next__()</code>
對疊代器調用<code>iter()</code>函數，得到的是這個疊代器本身
<code>for</code>循環實際上使用了疊代器，并且一般情況下将異常<code>StopIteration</code>作為循環終止條件
本文探究了 Python 中疊代器的相關知識點，深入了解了疊代器的屬性和行為，學到了兩個重要的方法<code>__iter__()</code>和<code>__next__()</code>。同時搞明白了 Python 實作<code>for</code>循環的内部機制。
示例代碼：Python-100-days-day019
[1] Python3 文檔-内置類型
[2] 廖雪峰的官方網站
[3] Python3 文檔-類-9.8 疊代器
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作者：純潔的微笑
出處：www.ityouknow.com
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