python Iterable和Iterator

1. Iterable和Iterator是啥？

在开始解释Iterable和Iterator是什么之前，我们需要了解一下Python中的可迭代对象和迭代器。

可迭代对象是指实现了 __iter__() 方法的对象，该方法会返回一个可迭代器（Iterator）对象。实现 __iter__() 方法的对象都可以使用 for 循环进行遍历操作。

迭代器是指实现了 __iter__() 和 __next__() 方法的对象，__iter__() 方法返回迭代器对象自身，__next__() 方法返回下一个值，当没有值可返回时，会引发 StopIteration 异常。迭代器只能遍历一次，遍历结束后需要重新创建迭代器才能再次遍历。

class MyIterator:
    def __init__(self, nums):
        self.nums = nums
        self.index = 0
    def __iter__(self):
        return self
    
    def __next__(self):
        if self.index < len(self.nums):
            value = self.nums[self.index]
            self.index += 1
            return value
        else:
            raise StopIteration
            
nums = [1, 2, 3, 4]
it = MyIterator(nums)
for num in it:
    print(num)

上述代码中，MyIterator 实现了 __iter__() 和 __next__() 方法，因此它是一个迭代器，可以使用 for 循环进行遍历操作。

但是，在实际编码中，我们很少直接定义迭代器类并使用它们，而是使用Python标准库中提供的迭代器实现，也就是Iterable和Iterator。

2. Iterable

Iterable是Python标准库中用于实现可迭代对象的抽象基类（abstract base class），意思是可以继承该类来实现自己的可迭代对象。

Iterable类定义了 __iter__() 方法，该方法返回一个迭代器，这个迭代器可以被用来遍历对象。

注意：Iterable本身并不是一个可迭代对象，只有实现了 __iter__() 方法的子类才是可迭代对象。

from collections.abc import Iterable
class MyList(Iterable):
    def __init__(self, nums):
        self.nums = nums
    def __iter__(self):
        return iter(self.nums)
nums = [1, 2, 3, 4]
my_list = MyList(nums)
for num in my_list:
    print(num)

上述代码中，MyList 实现了 __iter__() 方法，并且继承了 Iterable 类，因此可以被用于 for 循环的遍历操作。

3. Iterator

Iterator是Python标准库中用于实现迭代器的抽象基类，意思是可以继承该类来实现自己的迭代器。

Iterator类定义了 __iter__() 和 __next__() 方法，__iter__() 方法返回迭代器对象自身，__next__() 方法返回下一个值，并在没有值可返回时引发 StopIteration 异常。

from collections.abc import Iterator
class MyIterable(Iterator):
    def __init__(self, nums):
        self.nums = nums
        self.index = 0
    def __iter__(self):
        return self
    
    def __next__(self):
        if self.index < len(self.nums):
            value = self.nums[self.index]
            self.index += 1
            return value
        else:
            raise StopIteration
nums = [1, 2, 3, 4]
my_iterable = MyIterable(nums)
for num in my_iterable:
    print(num)

上述代码中，MyIterable 实现了 __iter__() 和 __next__() 方法，并且继承了 Iterator 类，因此可以被用于 for 循环的遍历操作。

4. Iterable和Iterator的区别

Iterable是实现了 __iter__() 方法的对象，返回的是一个迭代器，用于遍历对象，而Iterator是实现了 __iter__() 和 __next__() 方法的对象，用于实现特定的遍历功能。

换句话说，Iterable是“可迭代的”，相当于一个容器，Iterator是“迭代器”，相当于容器内的指针。

比如，列表是一个Iterable对象，可以遍历其中的值，而列表的迭代器是一个Iterator对象，可以实现更加灵活复杂的遍历方式。

另外，由于Iterator需要实现 __iter__() 方法，因此所有Iterator对象都是Iterable对象，但是反过来不成立。

5. 总结

Iterable和Iterator是Python中非常重要的概念，使用它们可以更加高效地实现遍历操作。在实际编码中，我们经常使用Python标准库中提供的Iterable和Iterator类型，例如列表、元组、字典、文件等等。

需要注意的是，在使用可迭代对象和迭代器时需要注意遍历的顺序和次数，每个迭代器只能使用一次，遍历结束后需要重新创建新的迭代器才能再次遍历。