理解 TypeScript 中的迭代器(Iterator)与生成器(Generator)
⒈迭代器(iterator)
1.可迭代性
当一个对象实现了Symbol.iterator属性时,我们认为它是可迭代的。 一些内置的类型如 Array
,Map
,Set
,String
,Int32Array
,Uint32Array
等都已经实现了各自的Symbol.iterator
。 对象上的 Symbol.iterator
函数负责返回供迭代的值。
2.for..of语句
for..of
会遍历可迭代的对象,调用对象上的Symbol.iterator
方法。 下面是在数组上使用 for..of
的简单例子:
let array = [7, "fanqi", true]; for (let item of array) { console.log(item); // 7, "fanqi", true }
3.for..of
vs. for..in
语句
for..of
和for..in
均可迭代一个列表,但它们之间的区别很大,最明显的区别莫过于它们用于迭代的值不同,for..in
迭代的是对象键的列表,而for..of
迭代的是对象值的列表。
下面的例子展示了两者之间的区别:
let list = [4, 5, 6]; for (let i in list) { console.log(i); // "0", "1", "2", } for (let i of list) { console.log(i); // "4", "5", "6" }
另一个区别是for..in
可以操作任何对象;它提供了查看对象属性的一种方法。 但是 for..of
关注于迭代对象的值。内置对象Map
和Set
已经实现了Symbol.iterator
方法,让我们可以访问它们保存的值。
let pets = new Set(["Cat", "Dog", "Hamster"]); pets["species"] = "mammals"; for (let pet in pets) { console.log(pet); // "species" } for (let pet of pets) { console.log(pet); // "Cat", "Dog", "Hamster" }
但这样的特性仅仅在ES6及以上才生效。
当我们将TypeScript的代码生成目标设定为ES5或ES3,迭代器就只允许在Array
类型上使用。 在非数组值上使用 for..of
语句会得到一个错误,即使这些非数组值已经实现了Symbol.iterator
属性也是不可以的。
编译器会生成一个简单的for
循环做为for..of
循环,比如:
let numbers = [1, 2, 3]; for (let num of numbers) { console.log(num); }
生成的代码为:
var numbers = [1, 2, 3]; for (var _i = 0; _i < numbers.length; _i++) { var num = numbers[_i]; console.log(num); }
当目标设定为兼容ECMAScipt 2015或更高的引擎时,编译器会生成相应引擎的for..of
内置迭代器实现方式。
⒉生成器(generator)
function* 是用来创建generator函数的语法(在MDN的文档中generator称为生成器)
调用generator函数时会返回一个generator对象。generator对象遵循迭代器接口,即通常所见到的next、return和throw函数。
generator函数用于创建懒迭代器,例如下面的这个函数可以返回一个无限整数的列表:
function* infiniteList(){ let i = 0; while(true){ yield i++; } } const iterator = infiniteList(); while(true){ console.log(iterator.next()); //{ value: xxxx, done: false } }
当然,也可以设定某个条件终止它,而不只是永远循环下去。如下所示:
function* infiniteList(){ let i = 0; while(i < 3){ yield i++; } } const iterator = infiniteList(); while(true){ console.log(iterator.next()); //{ value: xxxx, done: false } }
可以说这个设定是generator中最令人兴奋的部分。它在实质上允许一个函数可以暂停执行,比如当我们执行了第一次的iterator.next()后,可以先去做别的事,再回来继续执行iterator.next(),这样剩余函数的控制权就交给了调用者。
当你直接调用generator函数时,它并不会执行,它只会创建一个generator对象。
在下面的例子中,我们可以看到一个更灵活的使用方式:
function* generator(){ console.log('开始执行'); yield 0; console.log('执行暂停'); yield 1; console.log('执行结束'); } const iterator = generator(); console.log(iterator.next()); console.log('a'); console.log(iterator.next()); console.log('b'); console.log(iterator.next()); console.log('c');
执行它则会看到如下输出结果:
开始执行 { value: 0, done: false } a 执行暂停 { value: 1, done: false } b 执行结束 { value: undefined, done: true } c
从上面代码可以得知:
-
- generator对象只会在调用next()时开始执行。
- 函数在执行到yield语句时会暂停并返回yield的值。
- 函数在next被调用时继续恢复执行。
所以实质上generator函数的执行与否是由外部的generator对象控制的。
不过除了yield传值到外部,我们也可以通过next传值到内部进行调用。下面的例子展示了iterator.next传值的方式:
function* generator(){ let y = yield; console.log(`'Hello ${y}'`); } const iterator = generator(); console.log(iterator.next()); console.log('a'); console.log(iterator.next('fanqi'));
执行它则会看到如下输出结果:
{ value: undefined, done: false } a 'Hello fanqi' { value: undefined, done: true }
以上便是next和return函数的内容,接下来我们来看一下throw函数如何处理迭代器内部报错。
下面是一个iterator.throw的例子:
function* generator(){ try{ yield 1; } catch(error){ console.log(error.message); } } const iterator = generator(); console.log(iterator.next()); console.log('a'); console.log(iterator.throw(new Error('未知的错误发生!')));
执行它则会看到如下输出结果:
{ value: 1, done: false } a 未知的错误发生! { value: undefined, done: true }
通过以上的案例我们可以得知,外部是可以对generator内部进行干涉的:
-
- 外部系统可以传递一个值到generator函数体中。
- 外部系统可以抛入一个异常到generator函数体中。
推荐阅读
-
理解 TypeScript 中的迭代器(Iterator)与生成器(Generator)
-
深入理解Java设计模式及其在Spring中的应用:命令与迭代器模式详解(第七部分)
-
理解RxJS中的观察者与迭代器模式
-
F#探险之旅(二):函数式编程(上)-函数式编程范式简介 F#主要支持三种编程范式:函数式编程(Functional Programming,FP)、命令式编程(Imperative Programming)和面向对象(Object-Oriented,OO)的编程。回顾它们的历史,FP是最早的一种范式,第一种FP语言是IPL,产生于1955年,大约在Fortran一年之前。第二种FP语言是Lisp,产生于1958,早于Cobol一年。Fortan和Cobol都是命令式编程语言,它们在科学和商业领域的迅速成功使得命令式编程在30多年的时间里独领风骚。而产生于1970年代的面向对象编程则不断成熟,至今已是最流行的编程范式。有道是“*代有语言出,各领风骚数十年”。 尽管强大的FP语言(SML,Ocaml,Haskell及Clean等)和类FP语言(APL和Lisp是现实世界中最成功的两个)在1950年代就不断发展,FP仍停留在学院派的“象牙塔”里;而命令式编程和面向对象编程则分别凭着在商业领域和企业级应用的需要占据领先。今天,FP的潜力终被认识——它是用来解决更复杂的问题的(当然更简单的问题也不在话下)。 纯粹的FP将程序看作是接受参数并返回值的函数的集合,它不允许有副作用(side effect,即改变了状态),使用递归而不是循环进行迭代。FP中的函数很像数学中的函数,它们都不改变程序的状态。举个简单的例子,一旦将一个值赋给一个标识符,它就不会改变了,函数不改变参数的值,返回值是全新的值。 FP的数学基础使得它很是优雅,FP的程序看起来往往简洁、漂亮。但它无状态和递归的天性使得它在处理很多通用的编程任务时没有其它的编程范式来得方便。但对F#来说这不是问题,它的优势之一就是融合了多种编程范式,允许开发人员按照需要采用最好的范式。 关于FP的更多内容建议阅读一下这篇文章:Why Functional Programming Matters(中文版)。F#中的函数式编程 从现在开始,我将对F#中FP相关的主要语言结构逐一进行介绍。标识符(Identifier) 在F#中,我们通过标识符给值(value)取名字,这样就可以在后面的程序中引用它。通过关键字let定义标识符,如: let x = 42 这看起来像命令式编程语言中的赋值语句,两者有着关键的不同。在纯粹的FP中,一旦值赋给了标识符就不能改变了,这也是把它称为标识符而非变量(variable)的原因。另外,在某些条件下,我们可以重定义标识符;在F#的命令式编程范式下,在某些条件下标识符的值是可以修改的。 标识符也可用于引用函数,在F#中函数本质上也是值。也就是说,F#中没有真正的函数名和参数名的概念,它们都是标识符。定义函数的方式与定义值是类似的,只是会有额外的标识符表示参数: let add x y = x + y 这里共有三个标识符,add表示函数名,x和y表示它的参数。关键字和保留字关键字是指语言中一些标记,它们被编译器保留作特殊之用。在F#中,不能用作标识符或类型的名称(后面会讨论“定义类型”)。它们是: abstract and as asr assert begin class default delegate do donedowncast downto elif else end exception extern false finally forfun function if in inherit inline interface internal land lazy letlor lsr lxor match member mod module mutable namespace new nullof open or override private public rec return sig static structthen to true try type upcast use val void when while with yield 保留字是指当前还不是关键字,但被F#保留做将来之用。可以用它们来定义标识符或类型名称,但编译器会报告一个警告。如果你在意程序与未来版本编译器的兼容性,最好不要使用。它们是: atomic break checked component const constraint constructor continue eager event external fixed functor global include method mixinobject parallel process protected pure sealed trait virtual volatile 文字值(Literals) 文字值表示常数值,在构建计算代码块时很有用,F#提供了丰富的文字值集。与C#类似,这些文字值包括了常见的字符串、字符、布尔值、整型数、浮点数等,在此不再赘述,详细信息请查看F#手册。 与C#一样,F#中的字符串常量表示也有两种方式。一是常规字符串(regular string),其中可包含转义字符;二是逐字字符串(verbatim string),其中的(")被看作是常规的字符,而两个双引号作为双引号的转义表示。下面这个简单的例子演示了常见的文字常量表示: let message = "Hello World"r"n!" // 常规字符串let dir = @"C:"FS"FP" // 逐字字符串let bytes = "bytes"B // byte 数组let xA = 0xFFy // sbyte, 16进制表示let xB = 0o777un // unsigned native-sized integer,8进制表示let print x = printfn "%A" xlet main = print message; print dir; print bytes; print xA; print xB; main Printf函数通过F#的反射机制和.NET的ToString方法来解析“%A”模式,适用于任何类型的值,也可以通过F#中的print_any和print_to_string函数来完成类似的功能。值和函数(Values and Functions) 在F#中函数也是值,F#处理它们的语法也是类似的。 let n = 10let add a b = a + blet addFour = add 4let result = addFour n printfn "result = %i" result 可以看到定义值n和函数add的语法很类似,只不过add还有两个参数。对于add来说a + b的值自动作为其返回值,也就是说在F#中我们不需要显式地为函数定义返回值。对于函数addFour来说,它定义在add的基础上,它只向add传递了一个参数,这样对于不同的参数addFour将返回不同的值。考虑数学中的函数概念,F(x, y) = x + y,G(y) = F(4, y),实际上G(y) = 4 + y,G也是一个函数,它接收一个参数,这个地方是不是很类似?这种只向函数传递部分参数的特性称为函数的柯里化(curried function)。 当然对某些函数来说,传递部分参数是无意义的,此时需要强制提供所有参数,可是将参数括起来,将它们转换为元组(tuple)。下面的例子将不能编译通过: let sub(a, b) = a - blet subFour = sub 4 必须为sub提供两个参数,如sub(4, 5),这样就很像C#中的方法调用了。 对于这两种方式来说,前者具有更高的灵活性,一般可优先考虑。 如果函数的计算过程中需要定义一些中间值,我们应当将这些行进行缩进: let halfWay a b = let dif = b - a let mid = dif / 2 mid + a 需要注意的是,缩进时要用空格而不是Tab,如果你不想每次都按几次空格键,可以在VS中设置,将Tab字符自动转换为空格;虽然缩进的字符数没有限制,但一般建议用4个空格。而且此时一定要用在文件开头添加#light指令。作用域(Scope)作用域是编程语言中的一个重要的概念,它表示在何处可以访问(使用)一个标识符或类型。所有标识符,不管是函数还是值,其作用域都从其声明处开始,结束自其所处的代码块。对于一个处于最顶层的标识符而言,一旦为其赋值,它的值就不能修改或重定义了。标识符在定义之后才能使用,这意味着在定义过程中不能使用自身的值。 let defineMessage = let message = "Help me" print_endline message // error 对于在函数内部定义的标识符,一般而言,它们的作用域会到函数的结束处。 但可使用let关键字重定义它们,有时这会很有用,对于某些函数来说,计算过程涉及多个中间值,因为值是不可修改的,所以我们就需要定义多个标识符,这就要求我们去维护这些标识符的名称,其实是没必要的,这时可以使用重定义标识符。但这并不同于可以修改标识符的值。你甚至可以修改标识符的类型,但F#仍能确保类型安全。所谓类型安全,其基本意义是F#会避免对值的错误操作,比如我们不能像对待字符串那样对待整数。这个跟C#也是类似的。 let changeType = let x = 1 let x = "change me" let x = x + 1 print_string x 在本例的函数中,第一行和第二行都没问题,第三行就有问题了,在重定义x的时候,赋给它的值是x + 1,而x是字符串,与1相加在F#中是非法的。 另外,如果在嵌套函数中重定义标识符就更有趣了。 let printMessages = let message = "fun value" printfn "%s" message; let innerFun = let message = "inner fun value" printfn "%s" message innerFun printfn "%s" message printMessages 打印结果: fun value inner fun valuefun value 最后一次不是inner fun value,因为在innerFun仅仅将值重新绑定而不是赋值,其有效范围仅仅在innerFun内部。递归(Recursion)递归是编程中的一个极为重要的概念,它表示函数通过自身进行定义,亦即在定义处调用自身。在FP中常用于表达命令式编程的循环。很多人认为使用递归表示的算法要比循环更易理解。 使用rec关键字进行递归函数的定义。看下面的计算阶乘的函数: let rec factorial x = match x with | x when x < 0 -> failwith "value must be greater than or equal to 0" | 0 -> 1 | x -> x * factorial(x - 1) 这里使用了模式匹配(F#的一个很棒的特性),其C#版本为: public static long Factorial(int n) { if (n < 0) { throw new ArgumentOutOfRangeException("value must be greater than or equal to 0"); } if (n == 0) { return 1; } return n * Factorial (n - 1); } 递归在解决阶乘、Fibonacci数列这样的问题时尤为适合。但使用的时候要当心,可能会写出不能终止的递归。匿名函数(Anonymous Function) 定义函数的时候F#提供了第二种方式:使用关键字fun。有时我们没必要给函数起名,这种函数就是所谓的匿名函数,有时称为lambda函数,这也是C#3.0的一个新特性。比如有的函数仅仅作为一个参数传给另一个函数,通常就不需要起名。在后面的“列表”一节中你会看到这样的例子。除了fun,我们还可以使用function关键字定义匿名函数,它们的区别在于后者可以使用模式匹配(本文后面将做介绍)特性。看下面的例子: let x = (fun x y -> x + y) 1 2let x1 = (function x -> function y -> x + y) 1 2let x2 = (function (x, y) -> x + y) (1, 2) 我们可优先考虑fun,因为它更为紧凑,在F#类库中你能看到很多这样的例子。 注意:本文中的代码均在F# 1.9.4.17版本下编写,在F# CTP 1.9.6.0版本下可能不能通过编译。 F#系列随笔索引页面
-
Python中的可迭代对象、迭代器和生成器详解与回顾
-
Python 3中的迭代器与生成器解析
-
理解 TypeScript 中的迭代器与生成器
-
Python中的迭代对象、迭代器和生成器:详解与比较
-
深入理解Python迭代器与生成器,包括yield的详细解析 - 从入门到精通
-
Python里的迭代器、迭代对象和生成器:深入解析与理解