Python中的生成器函数：co-routines和yield的使用技巧

生成器函数是 Python 中非常强大的概念。相较于普通函数，生成器函数能够实现的更多。在 Python 2 中，生成器函数使用 yield 语句来实现，而在 Python 3 中，支持使用 asyncio 库来实现协程（co-routines），并添加了新的语法来简化生成器函数的编写。本文将向您介绍 Python 中的生成器函数、协程（co-routines）以及 yield 和 async/await 语法的使用技巧。

## 什么是生成器函数？

生成器函数是一个可以返回一个迭代器的函数。它生成的迭代器可以用来实现惰性求值，即在需要的时候才计算值。在 Python 中，生成器函数是实现协程（co-routines）的基础，因此掌握生成器函数是编写异步代码的必备技能。

## 如何使用 yield 来实现生成器函数？

使用 Python 2 版本的话，您可以使用 yield 语句来实现生成器函数。下面是一个使用 yield 的示例：

def fibonacci(n):
    a, b = 0, 1
    while n > 0:
        yield b
        a, b = b, a+b
        n -= 1

这个函数接收一个参数 n，返回斐波那契数列的前 n 项。使用 yield 可以让函数返回一个迭代器，从而实现惰性求值。

接下来，我们可以使用 for 循环来遍历迭代器并打印出结果：

for i, fib_num in enumerate(fibonacci(10)):
    print "Fibonacci number %d is: %d" % (i+1, fib_num)

这段代码将会输出斐波那契数列的前 10 项。

## 如何使用 async/await 来实现协程（co-routines）？

在 Python 3 中，支持使用 asyncio 库来实现协程（co-routines），并添加了新的语法来简化生成器函数的编写。

下面是一个使用 async 和 await 语法来实现协程（co-routines）的示例：

import asyncio

async def foo():
    print('Start foo')
    await asyncio.sleep(1)
    print('End foo')

async def main():
    print('Start main')
    fut = asyncio.ensure_future(foo())
    await asyncio.sleep(0.5)
    print('Middle main')
    await fut
    print('End main')

asyncio.run(main())

在这个示例中，我们使用 async 和 await 语法来定义一个协程（co-routines）。协程（co-routines）是一种可以调度执行的函数，它可以在某些时候挂起执行，并在稍后继续执行。

在这个示例中，我们定义了一个名为 foo() 的协程（co-routines），该协程（co-routines）会输出 'Start foo'，然后调用 asyncio.sleep(1) 来模拟执行时间，最后输出 'End foo'。

接下来，我们定义了另一个名为 main() 的协程（co-routines），该协程（co-routines）会输出 'Start main'，然后使用 asyncio.ensure_future() 来创建一个 future 对象，用于执行 foo() 协程（co-routines）。

接着，我们使用 await asyncio.sleep(0.5) 来模拟执行时间，然后输出 'Middle main'。最后，我们使用 await 来等待 foo() 协程（co-routines）执行完成，然后输出 'End main'。

## 如何同时使用 yield 和 async/await 来实现生成器函数？

Python 中，使用 yield 和 async/await 来实现生成器函数的方法是相同的。

下面是一个同时使用 yield 和 async/await 来实现生成器函数的示例：

import asyncio

async def fibonacci_async(n):
    a, b = 0, 1
    while n > 0:
        yield b
        await asyncio.sleep(0.5)
        a, b = b, a+b
        n -= 1

async def main_async():
    async for i, fib_num in enumerate(fibonacci_async(10), 1):
        print(f"Fibonacci number {i} is: {fib_num}")
        await asyncio.sleep(1)

asyncio.run(main_async())

在这个示例中，我们定义了一个名为 fibonacci_async() 的生成器函数，该函数会输出斐波那契数列的前 n 项，并使用 await 来暂停执行。

接着，我们定义了另一个名为 main_async() 的协程（co-routines），该协程（co-routines）使用 async for 循环来遍历 fibonacci_async(10) 生成器函数生成的迭代器，并输出斐波那契数列的每一项。

注意，在这个示例中，我们使用了 await asyncio.sleep(0.5) 来模拟执行时间，并使用 await asyncio.sleep(1) 来让 main_async() 协程（co-routines）暂停一秒钟。

## 总结

在 Python 中，生成器函数和协程（co-routines）是非常强大的概念。借助于 yield 和 async/await 语法，我们可以轻松编写出高效的、惰性求值的、异步的功能。

掌握生成器函数和协程（co-routines）是编写 Python 异步代码的基础，可以让您的代码更加高效和易于维护。