生成器 (计算机编程) 关于与「生成器 (计算机编程)」標題相近或相同的条目，請見「生成器」。生成器（Generator），是计算机科学中特殊的子程序。实际上，所有生成器都是迭代器[1]。生成器非常类似于返回数组的函数，都是具有参数、可被调用、产生一系列的值。但是生成器不是构造出数组包含所有的值并一次性返回，而是每次产生一个值，因此生成器看起来像函数，但行为像迭代器。 生成器可以用更有表达力的控制流结构实现，如协程或头等續體[2]。生成器，也被称作半协程（semicoroutine）[3]，是特殊的、能力更弱的协程，总是在传回一个值时把控制交还给调用者，而不是像协程那样指出另一个协程继续执行。 使用生成器通常在一个循环内部被调用。[4]生成器第一次被调用是在进入这个循环结构时，创建一个对象以封装生成器的状态、绑定的实参。生成器的实体接着被执行直至遇到一个特别的 由于生成器在需要的才计算它的要被 如果需要及早求值（主要是在序列是有限的时候，否则求值将永不终止），可以使用列表或使用并行结构来创建一个列表替代生成器。例如，Python的一个生成器 在有生成器出现的情况下，语言的循环构造，比如 历史生成器最早出现于CLU语言（1975年）[5]，也是字符串操纵语言Icon（1977年）的显著特征。它现在出现在Python[6]、C♯[7]、Ruby、最新版本的ECMAScript（ES6/ES2015）与其他语言之中。在CLU与C#中，生成器称作迭代器，在Ruby称作枚举器。 语言实例CLUCLU使用 string_chars = iter (s: string) yields (char);
index: int := 1;
limit: int := string$size (s);
while index <= limit do
yield (string$fetch(s, index));
index := index + 1;
end;
end string_chars;
for c: char in string_chars(s) do
...
end;
Icon在Icon中，所有表达式（包括循环）都是生成器。语言有很多内建生成器，甚至使用生成器机制实现某些逻辑语义（逻辑析取或 打印从 但是多数时候，定制生成器是使用 C++使用宏预处理的例子见[9]: $generator(descent)
{
// place for all variables used in the generator
int i; // our counter
// place the constructor of our generator, e.g.
// descent(int minv, int maxv) {...}
// from $emit to $stop is a body of our generator:
$emit(int) // will emit int values. Start of body of the generator.
for (i = 10; i > 0; --i)
$yield(i); // a.k.a. yield in Python,
// returns next number in [1..10], reversed.
$stop; // stop, end of sequence. End of body of the generator.
};
可迭代： int main(int argc, char* argv[])
{
descent gen;
for(int n; gen(n);) // "get next" generator invocation
printf("next number is %d\n", n);
return 0;
}
C++11提供的foreach loop可用于任何具有 #include <iostream>
int main()
{
for (int i: range(10))
{
std::cout << i << std::endl;
}
return 0;
}
一个基本实现： class range
{
private:
int last;
int iter;
public:
range(int end):
last(end),
iter(0)
{}
// Iterable functions
const range& begin() const { return *this; }
const range& end() const { return *this; }
// Iterator functions
bool operator!=(const range&) const { return iter < last; }
void operator++() { ++iter; }
int operator*() const { return iter; }
};
C♯C♯ 2.0开始可以利用 // Method that takes an iterable input (possibly an array)
// and returns all even numbers.
public static IEnumerable<int> GetEven(IEnumerable<int> numbers) {
foreach (int i in numbers) {
if ((i % 2) == 0) {
yield return i;
}
}
}
可以使用多个 public class CityCollection : IEnumerable<string> {
public IEnumerator<string> GetEnumerator() {
yield return "New York";
yield return "Paris";
yield return "London";
}
}
PythonPython自2001年的2.2版开始支持生成器[6]。下面是生成器一个例子，它是个计数器： def countfrom(n):
while True:
yield n
n += 1
# 例子使用: 打印出从10到20的整数
# 注意这个迭代通常会终止，即使countfrom()被写为了无限循环
for i in countfrom(10):
if i <= 20:
print(i)
else:
break
另一个生成器例子，它按需要无尽的产生素数： import itertools
def primes():
yield 2
n = 3
p = []
while True:
if not any(n%f == 0 for f in
itertools.takewhile(lambda f: f*f <= n, p)):
yield n
p.append(n)
n += 2
Python的生成器可以认为是一个迭代器包含了冻结的栈帧。当用 PEP 380 (Python 3.3开始)增加了 生成器表达式Python拥有建模于列表推导式的一种语法，叫做生成器表达式，用来辅助生成器的创建。下面的例子扩展了上面第一个例子，使用生成器表达式来计算来自 squares = (n*n for n in countfrom(2))
for j in squares:
if j <= 20:
print(j)
else:
break
ECMAScriptECMAScript 6介入了函数生成器。 使用函数生成器书写一个无穷斐波那契序列： function* fibonacci(limit) {
let [prev, curr] = [0, 1];
while (!limit || curr <= limit) {
yield curr;
[prev, curr] = [curr, prev + curr];
}
}
// 加上限10为边界
for (const n of fibonacci(10)) {
console.log(n);
}
// 没有上界的生成器
for (const n of fibonacci()) {
console.log(n);
if (n > 10000) break;
}
// 手动迭代
let fibGen = fibonacci();
console.log(fibGen.next().value); // 1
console.log(fibGen.next().value); // 1
console.log(fibGen.next().value); // 2
console.log(fibGen.next().value); // 3
console.log(fibGen.next().value); // 5
console.log(fibGen.next().value); // 8
// 从停止的地方继续
for (const n of fibGen) {
console.log(n);
if (n > 10000) break;
}
Smalltalk下面例子使用Pharo Smalltalk，黄金分割率生成器对 goldenRatio := Generator on: [ :g |
| x y z r |
x := 0.
y := 1.
[
z := x + y.
r := (z / y) asFloat.
x := y.
y := z.
g yield: r
] repeat
].
goldenRatio next.
下面的表达式返回的下次 (1 to: 10) collect: [ :dummy | goldenRatio next].
参见注释
参考文献
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