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Python函式生成器原理及使用詳解

1.python函式執行原理

import inspect
frame = None
def foo():
  bar()


def bar():
  global frame
  frame = inspect.currentframe()
  pass

# python直譯器 python.exe 會用一個叫做PyEval_EvalFrameEx(c語言函式)去執行foo函式,首先會建立一個棧幀(stack frame),"""
python在執行前會編譯成位元組碼物件
當foo呼叫bar函式進,又會建立一個棧幀,關鍵是所有的棧幀都是分配在堆記憶體,堆記憶體有個特點,不手動釋放,就會一直存在
這就決定了棧幀可以獨立於呼叫者存在.

"""

# import dis
# print(dis.dis(foo)) # 檢視foo函式的位元組碼


foo() #先呼叫一下foo函式,這個frame就有值.

print(frame.f_code.co_name) # bar  檢視這個棧幀,bar 所以還是可以拿到bar的棧幀,然後就可以呼叫bar函式

caller_frame = frame.f_back # 當前frame棧幀的呼叫者的棧幀
print(caller_frame.f_code.co_name) # foo,也可以拿到bar函式的棧幀

python中函式的呼叫就是建立棧幀的過程,而這些建立的棧幀都是存放在堆上面,不釋放就永久存在,所以我們拿到每個函式對應的棧幀,就可以呼叫這個函式.

java就不行了,函式執行完畢,直接彈棧完蛋.

Python函式生成器原理及使用詳解

2.生成器執行原理

測試程式碼

def gen_fun():
  yield 1
  name = 'admin'
  yield 2
  gender = 'male'
  return 3

看看測試程式碼對應的位元組碼檔案

0 LOAD_CONST        1 (1)
YIELD_VALUE
POP_TOP
     6 LOAD_CONST        2 ('admin')
STORE_FAST        0 (name)
     10 LOAD_CONST        3 (2)
YIELD_VALUE
POP_TOP
     16 LOAD_CONST        4 ('male')
STORE_FAST        1 (gender)
     20 LOAD_CONST        5 (3)
RETURN_VALUE
None

測試gi_frame

# 在沒有執行生成器時
print(gen.gi_frame.f_lasti) # -1,在沒有呼叫next方法迭代時,f_lasti 等於-1,表示還沒開始呢
print(gen.gi_frame.f_locals) # {}

# 執行第一行
next(gen)

print(gen.gi_frame.f_lasti) # 2  # 執行一行next後,程式碼停在了第二行,看上面位元組碼檔案
print(gen.gi_frame.f_locals) # {}

# 再執行一次
next(gen)

print(gen.gi_frame.f_lasti) # 12 # 又執行一次next之後,程式停在了12行
print(gen.gi_frame.f_locals) # {'name': 'admin'}

由上面的測試程式碼可以知道,在生成器的gi_frame物件中維護著兩個重要的屬性f_lasti和f_locals.

f_lasti記錄著當前程式碼執行到哪一行了(注意這裡的那一行是指編譯之後的位元組碼檔案)

f_locals維護著當前生成器中的屬性欄位

有了這兩個屬性,生成器就知道下一次next從哪兒開始執行了....

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