for...in 是Python程序員使用最多的語句，for 循環用於叠代容器對象中的元素，這些對象可以是列表、元組、字典、集合、文件，甚至可以是自定義類或者函數，例如：

作用於列表

>>> for elem in [1,2,3]:
...     print(elem)
...
1
2
3

作用於元組

>>> for i in ("zhang", "san", 30):
...     print(i)
...
zhang
san
30

作用於字符串

>>> for c in "abc":
...     print(c)
...
a
b
c

作用於集合

>>> for i in {"a","b","c"}:
...     print(i)
...
b
a
c
 

作用於字典

>>> for k in {"age":10, "name":"wang"}:
...     print(k)
...
age
name

作用於文件

>>> for line in open("requirement.txt"):
...     print(line, end="")
...
Fabric==1.12.0
Markdown==2.6.7

可能有人不經要問，為什麽這麽多不同類型對象都支持 for 語句，還有哪些類型的對象可以作用在 for 語句中呢？回答這個問題之前，我們先要了解 for 循環背後的執行原理。

for 循環是對容器進行叠代的過程，什麽是叠代？叠代就是從某個容器對象中逐個地讀取元素，直到容器中沒有更多元素為止。

>>> class MyRange:
...     def __init__(self, num):
...         self.num = num
...
>>> for i in MyRange(10):
...     print(i)
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: ‘MyRange‘ object is not iterable
 

錯誤堆棧日誌非常清楚地告訴我們，MyRange 不是一個可叠代對象，所以它不能用於叠代，到底什麽樣的對象才稱得上是可叠代對象(iterable)呢？

可叠代對象需要實現__iter__方法，並返回一個叠代器，叠代器(Iterator)只需要實現 __next__方法。現在我們就來驗證一下列表為什麽支持叠代：

>>> x = [1,2,3]
>>> its = x.__iter__() # x有此方法，說明列表是可叠代對象
>>> its
<list_iterator object at 0x100f32198>

>>> its.__next__()  # its有此方法，說明its是叠代器
1
>>> its.__next__()
2
>>> its.__next__()
3
>>> its.__next__()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

從試驗結果來看，列表是一個可叠代對象，因為它實現了 __iter__方法，並且返回了一個叠代器對象（list_iterator），因為它實現了 __next__方法。我們看到它不斷地調用__next__方法，其實就是不斷地叠代獲取容器中的元素，直到容器中沒有更多元素拋出 StopIteration 異常為止。

那麽 for 語句又是如何循環的呢？到這裏，恐怕你也猜到了，它的步驟是：

1. 先判斷對象是否為可叠代對象，不是的話直接報錯，拋出TypeError異常，是的話，調用 __iter__方法，返回一個叠代器

2. 不斷地調用叠代器的__next__方法，每次按序返回叠代器中的一個值

3. 叠代到最後，沒有更多元素了，就拋出異常 StopIteration，這個異常 python 自己會處理，不會暴露給開發者

對於元組，字典，字符串也是同樣的道理，弄明白了 for 的執行原理之後，我們就可以實現自己的叠代器用在 for 循環中。

前面的 MyRange 報錯是因為它沒有實現叠代器協議裏面的這兩個方法，現在繼續改進：

class MyRange:
    def __init__(self, num):
        self.i = 0
        self.num = num

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.i < self.num:
            i = self.i
            self.i += 1
            return i
        else:
            # 達到某個條件時必須拋出此異常，否則會無止境地叠代下去
            raise StopIteration()

因為它實現了__next__方法，所以 MyRange 本身已經是一個叠代器了，所以 __iter__返回的就是對象本身 self。現在用在 for 循環中試試：

for i in MyRange(3):
    print(i)
# 輸出
 1
 2
 3

你會發現 MyRange 功能和內建函數 range很相似。for 循環本質是不斷地調用叠代器的__next__方法，直到出現 StopIteration 異常退出循環。所以任何可叠代對象都可以作用在for循環中。

for循環是怎麽工作的