Python：range 對象並不是迭代器

03-03

簡評：迭代器（iterator）是惰性可迭代對象（lazy iterable），range 函數在 Python 3 中是一個惰性的可迭代對象，那麼 range 是不是迭代器呢？為什麼。

TLNR：Python 3 中的 range 對象（Python 2 中的 xrange 對象）是 lazy 的，但 range 對象卻不是迭代器。

是的，這讓人很困惑

當談論 Python 中的迭代器（iterator）和可迭代對象（iterable）時，你很可能會聽到有人重複 range 是迭代器的誤解。我認為這是非常嚴重誤解，如果你認為 range 對象是迭代器，那麼你關於「迭代器是如何運行」的心智模型還不夠清楚。從某種意義上來說，range 和迭代器都是「惰性」的，但它們是以相當不同的方式實現「惰性」的。

什麼是迭代器（iterator）

在 Python 中，可迭代對象就是你可以迭代的任何東西，而迭代器就是實際迭代的東西。

Iter-ables are able to be iterated over. Iter-ators are the agents that perform the iteration.

可以使用 iter 函數從任何可迭代對象中獲取迭代器：

一旦有了迭代器，可以用它做的唯一的事情就是獲得它的下一個元素：

如果沒有更多的元素了，則會拋出一個 stop iteration exception：

所有的迭代器都是可迭代對象，意思是你可以從一個迭代器中得到一個迭代器，因此你可以遍歷一個迭代器：

應該指出的是迭代器是有狀態的，在循環遍歷一次迭代器後，如果嘗試再次循環，它將為空：

在 Python 3 中，enumerate、zip、reversed和其他一些內置函數會返回迭代器：

生成器（無論來自生成器函數還是生成器表達式）是一種創建迭代器的簡單方法：

我經常說迭代器是惰性的一次性可迭代對象。「惰性」是因為他們只循環計算項目，「單次使用是因為一旦從一個迭代器中「消費」了一個元素之後，這個元素就永遠消失了。

什麼是 range

Python 3 中的 range 對象（Python 2 中的 xrange）可以像任何其他可迭代對象一樣循環使用：

因為 range 是可迭代對象，所以可以從中得到一個迭代器：

但 range 對象本身不是迭代器，我們不能在 range 對象上調用 next：

與迭代器不同的是，我們可以遍歷一個 range 對象而不「消耗」它：

如果我們使用迭代器完成此操作，則第二次循環時不會得到任何元素：

宗上，與 zip, enumerate, or generator對象不同，range 對象不是迭代器。

那麼，究竟 range 是什麼

range 對象在某種意義上是「惰性的」，因為它不會生成創建時包含的每個數字，相反，當我們在循環中需要的時候，它才將這些數字返回給我們。

下面是一個 range 對象和一個生成器（是一種迭代器）：

不像生成器，range 對象有長度：

並且可以被索引：

與迭代器不同，你可以詢問他們是否包含某元素而不改變他們的狀態：

如果你想要一個 range 對象的描述，可以稱它們為懶序列，range 是序列（如列表，元組和字元串），但並不包含任何內存中的內容，而是通過計算來回答問題。

為什麼這個區別很重要

如果我告訴你某個對象是一個迭代器，你會知道當在這個對象上調用 iter 函數時，總會得到相同的的對象（按照定義）：

確信可以在這個對象上調用 next 函數，因為可以在所有的迭代器上調用 next 函數：

而且你會知道，當遍歷它時，這些元素將從迭代器中被消耗掉，有時候這個特性可以派上用場（以特殊的方式處理迭代器）：

所以雖然看起來「惰性可迭代對象」和「迭代器」之間的區別很微妙，但這些術語確實意味著不同的東西。雖然「惰性可迭代對象」是一個沒有具體含義的非常普遍的術語，但「迭代器」這個詞意味著一個具有非常特定行為的對象。

總結

如果你知道你可以循環遍歷某個對象，這是一個可迭代對象（iterable）。

如果你知道你正在循環遍歷的對象是在循環的時候計算出來，那麼這是一個惰性可迭代對象（lazy iterable）。

如果你知道你可以傳遞一些東西給 next 函數，它就是一個迭代器（這是最常見的惰性可迭代對象）。

如果你可以循環多次而不用「耗盡」它，它不是一個迭代器。如果你不能將某些東西傳遞給 next 函數，那麼它不是一個迭代器。 Python 3 的 range 對象不是迭代器。如果你正在指導別人關於 range 對象的知識，請不要使用「迭代器」一詞，這會讓人十分困惑，並可能導致他人開始濫用「迭代器」這個詞。

原文：Python: range is not an iterator!

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