yield 實現Fibonacci數列

實現Fibonacci數列是生成器的經典例子：

def fab(max):  
n, a, b = 0, 0, 1  
while n < max:  
        yield b  
        # print b  
        a, b = b, a + b  
        n = n + 1 

代碼是如此的簡單，但想要深入了解yield并非表面上這么簡單。其實yield是個語法糖，其作用就是把一個函數變成一個 generator類，因此帶有 yield 的函數不再是一個普通函數，Python 解釋器會將其視為一個 generator，調用 fab(5) 不會執行 fab 函數，而是返回一個 可迭代的對象在 for 循環執行時，每次循環都會執行 fab 函數內部的代碼，執行到 yield b 時，fab 函數就返回一個迭代值，下次迭代時，代碼從 yield b 的下一條語句繼續執行，而函數的本地變量看起來和上次中斷執行前是完全一樣的，于是函數繼續執行，直到再次遇到 yield。

進一步地深入：next()和send()

寫一個更簡單的例子來說明問題：

def h(): 
        print "hello" 
        yield 5 
        print "world"

如前面所說，在寫這個函數的時候，由于使用了yield，使得改函數變為一個生成器類，而生成器自帶.next()方法。將其實例化：
c = h()
則它帶有next()方法。在每次執行c.next()的時候，python會依次執行函數h()體內的語句，直到出現一個yield，程序返回yield 后的內容，并會掛起。直到下一次執行c.next()。重復上述過程，直到后面沒有yield語句時，會拋出StopInteration異常，如果迭代發生在for循環中，相應地，循環會結束。因此有以下的執行結果(# 后為輸出結果)：

c.next()  # hello   # 5
c.next()  # world   # StopIteration

進一步，可以將 yield看作表達式，并賦值給一個變量，如下面的函數：

def h(): 
        print "hello" 
        m = yield 5 
        print "m:", m 
        d = yield 12 
        print "d:", d 
        print "world"

那么問題來了：這里的m和d的值是什么呢？下面來看運行結果：

c = h()
c.next()  # hello   # 5
c.next()  # m: None   # 12
c.next()  # d: None   # world   # StopIteration

這里第一次調用next()時候返回的5是第一個yield 5的結果。可以看出，第二次掉用next()時返回的None就是變量m的值。那m的值為什么是None？其實生成器還有一個內建的send()方法，且send()方法和next()方法的功能有很大的重合：都是讓函數體繼續向下執行直到遇到下一個yield語句并掛起。而不同點是send(msg)方法會給生成器發送變量msg，并作為yield表達式的返回值賦值給其前面的變量，也就是h()中的m和d.

因此，next()就等價于send(None)。我們再用send方法來運行上面的函數：

c = h()
c.send("I am m") 
# TypeError: can't send non-None value to a just-started generator

可以看到出錯了，正如錯誤提示所說，對于剛開始的生成器是不能send 一個non-None值的。由此也可以知道，必須要先yield，才能send(msg)。再來：

c = h()
c.send(None) # hello   # 5
c.send("I am m") # m: I am m   # 12
c.send("I am d")  # d: I am d   # world   # StopIteration

由上可以總結出，yield 后面的內容和前面的賦值其實沒什么關系，前面的賦值是在yield 完成以后由send()決定的。

有了上述知識，再看一個稍微復雜的例子加深理解：

def countdown(n): 
        print "Counting down from", n 
        while n >= 0: 
                newvalue = (yield n) 
                # If a new value got sent in, reset n with it 
                if newvalue is not None: 
                        n = newvalue 
                else: 
                        n -= 1

c = countdown(10)
for x in c: 
        print x 
        if x == 10: 
                c.send(3)

輸出結果是：

10
2
1
0

在for循環的第一次，相當于執行了c.next()，程序往下執行直到yield 10，因此x得到了值10且程序掛起，等待下一次的next()或send()調用。 此時，由于x=10, 在for循環中又會執行一次c.send(3)，剛才掛起的程序將會繼續往下執行：因為send的是3，上一次被yield表達式賦值的變量newvalue將會被賦值為3，因此在接下來的if語句中，n被賦值為3. 接著進入下一輪while循環，yield出了n=3，且程序被掛起。注意：這一次yield n并不是由for循環引起的（而是c.send()引起的），因此x并沒有得到3這個值。接著才是下一輪for循環，相當于又掉用了c.next()，程序向下執行：n -= 1 (使得n變為2)-->yield n =2。這是x才得到了n=2這個值，并且被print了出來。依次類推，因此得到了序列10, 2, 1, 0。

2016.12.11 更新：

注：以上代碼適用于python2。在python3中，generator的next()方法被改名為__next__()