【python小技巧4】for循环原理与迭代器的实现
对于新手，for 循环无非 for i in range(10): for i in lst: 等，那你知道 for 循环真正的原理吗？
目录
你需要知道的...
for 循环的工作原理（2种情况）
如何写一个可迭代对象和迭代器
你需要知道的...
for 循环的语法永远是 for xxx in xxx，for 循环又称遍历循环，本质上一切 for 循环，都是在遍历一个对象，无论是 range 还是 list。
内置函数 与 类的魔术方法 的关系
python 里有很多“魔术方法”，它们都有一个共同点：以双下划线开头，以双下划线结尾，如 __str__，__int__，__iter__，__next__ 等。（这也是为什么不推荐新手用 __xxx__ 这种当变量名的原因）
其中有很多魔术方法可被对应的内置函数调用，如 str(), int(), iter(), next() 等。
本文还涉及了一个魔术方法 __getitem__
obj.__getitem__(item) <==> obj[item]，就是列表的取元素操作
可迭代对象 与 迭代器
可迭代对象指实现 __iter__ 方法，一般保存了数据，如 list 等。
迭代器指实现了 __next__ 方法，一般保存了迭代的状态（如迭代到哪一个），如 list_iterator 等。
严格定义如上，但有一条规定：迭代器应该也是可迭代的。换句话说：如果一个对象实现了 __next__ 方法，那它也应该实现 __iter__ 方法，大部分就是返回自己。
可迭代对象 与 迭代器的概念一定要记住，很重要！！！
如何检测一个对象是否是迭代器或可迭代？使用内置模块 collections(新版建议用collections.abc 模块) 下的 Iterable 和 Iterator 就可以，具体用法：
注意：字符串、列表、元组、字典、集合等是可迭代的，但不是迭代器！
假设有一个循环：
以下将在这个循环的基础上讲解
第一种情况：
如果 obj 是可迭代的，即实现了 __iter__ 方法，尝试调用 iter(obj) 得到 obj 的迭代器，假设迭代器是 iterator。
然后不断调用 next(iterator)，返回值就是迭代出来的值，直到遇到 StopIteration，停止循环。
这种情况下上面的代码与下面是等价的：
第二种情况：
如果 obj 没有实现 __iter__ 方法，则康康有没有实现 __getitem__ 方法。
如果有，则从 0 开始，依次递增 1 来调用 __getitem__ 方法，返回值就是迭代出来的值，直到遇到 StopIteration，停止调用。
这种情况下上面的代码与下面是等价的：
如果以上两种方法都行不通，那就不能用 for 循环（会报TypeError: 'xxx' object is not iterable）
下面再来讲一讲如何实现可迭代对象和迭代器
实现可迭代对象和迭代器
我们试着模仿 range 函数写一个生成等差数列的可迭代对象
现在它既不是迭代器，也不可迭代
我们试着让它的迭代器就是它自己（实现 __iter__ 方法）：
已经可迭代了，接下来让它成为迭代器
我们可以对它用 for 循环了：
但是，这种写法有问题，慢慢看来：
我们要输出一个 [1, 2, 3, 4, 5] 与它自己的笛卡尔积（不知道啥是笛卡尔积的看这里https://baike.baidu.com/item/%E7%AC%9B%E5%8D%A1%E5%B0%94%E4%B9%98%E7%A7%AF/6323173），即
传统写法是
这很简单。但如果用咱们编的这个 Range，问题就出来了，看输出：
问题就出在：因为有 return self 的存在，两个 for 循环共用了一个迭代器（换而言之，这个 Range 对象只能用一次）！让这个 Range 对象既保存数据又保存状态是不行哒！
所以我们需要这里给出两种解决方案：
（一）自定义专门的迭代器
最本质的问题就是 __iter__ 方法里的 return self，我们再定义一个迭代器：
为了要满足第三条规则，即迭代器应该也是可迭代的，上面也说了，大部分就是返回自己，所以再给 RangeIterator 加上 __iter__ 方法：
这样，Range 对象就可以多次使用了，但 RangeIterator 作为迭代器本来就只能使用一次。
至此，一个迭代器已经实现了。
（二）使用生成器
我们下一章详细讨论生成器，这里不理解没关系（挖坑*1）
我们将 __iter__ 方法变成一个生成器函数：
也能达到效果，且更加简洁，推荐使用这种方法。
至于我们刚才讨论的第二种情况，实际使用中很少使用，我们就不再赘述。
END
这算是给之前的一章填坑了...
参考资料：
https://docs.python.org/3.8/tutorial/classes.html
https://docs.python.org/3.8/library/stdtypes.html
https://baike.baidu.com/item/%E7%AC%9B%E5%8D%A1%E5%B0%94%E4%B9%98%E7%A7%AF/6323173
