Generators in Python

References: Python Wiki, WikiDocs, [책] 파이썬 코딩의 기술

What is Generator in Python?

Iterator를 직접 만들 때 사용하는 구문
함수 내부에 yield keyword가 포함되면 해당 함수는 Generator가 된다

제너레이터 함수가 호출될 때 반환되는 iterator의 일종
제네레이터 함수는 일반적인 함수와 비슷하게 생겼지만 yield 구문 을 사용해 데이터를 원하는 시점에 반환하고 처리를 다시 시작할 수 있다
일반적인 함수는 진입점이 하나라면 제네레이터는 진입점이 여러개라고 생각할 수 있다
- 제네레이터를 사용하면 원하는 시점에 원하는 데이터를 받을 수 있게된다.
Iterator는 class 에 __iter__, __next__ 또는 __getitem__ method를 구현해야 하지만,
- Generator는 함수 안에서 yield keyword 만 사용하면 끝임
Generator는 Iterator보다 훨씬 간단하게 작성할 수 있음
Generator를 발생자 라고 부르기도 함

Generator 함수를 호출하면 Generator 객체를 return 한다

ex)

def generator_example():
    print('Print 1')
    print('Print 2')
    yield

g = generator_example()
print(g)
next(g)

Result

함수 안에서 yield를 사용하면 함수는 Generator가 되며, yield에는 값(변수)를 지정한다

ex)

def number_generator():
    yield 0
    yield 1
    yield 2
    
for number in number_generator():
    print(number)

Result

함수에 yield 만 사용해서 간단하게 iterator를 구현할 수 있음
Iterator는 __next__ method안에서 직접 return으로 값을 반환했지만,
- Generator는 yield에 지정한 값이 __next__ method의 반환값으로 나옴
Iterator는 raise로 StopIteration 예외를 직접 발생시켰지만,
- Generator는 함수의 끝까지 도달하면 StopIteration 예외가 자동으로 발생함
Generator는 generator 객체에서 내장함수 __next__ method 를 호출할 때마다 함수 안의 yield 코드를 실행하며, yield에서 값을 발생시킴
- 그래서 이름이 Generator!!
generator에서 yield에 전달한 값을 iterator가 호출하는 쪽에 반환한다
- Generator에서 반환한 iterator는 gerator 함수의 안에 있는 yield 표현식에 전달된 값들의 집합이다
Generator는 함수를 끝내지 않은 상태에서 yield를 이용해서 값을 밖으로 전달 할 수 있다
- return은 반환 즉시 함수가 끝나지만,
- yield는 잠시 함수 밖의 코드가 실행될 수 있도록 양보를 해서 값을 가져갈 수 있게 한 뒤, 다시 Generator 안에 있는 코드를 실행하는 방식

yield 문이 포함된 제네레이터 함수를 실행하면 제네레이터 객체가 반환되는데 이 때는 함수의 내용이 실행되지 않는다.
next()라는 빌트인 메서드를 통해 제네레이터를 실행시킬 수 있으며 next() 메서드 내부적으로 iterator 를 인자로 받아 이터레이터의 __next__() 메서드를 실행시킨다.
처음 __next__() 메서드를 호출하면 함수의 내용을 실행하다 yield 문을 만났을 때 처리를 중단한다.
이 때 모든 local state 는 유지되는데 변수의 상태, 명령어 포인터, 내부 스택, 예외 처리 상태를 포함한다.
그 후 제어권을 상위 컨텍스트로 양보(yield)하고 또 __next__()가 호출되면 제네레이터는 중단된 시점부터 다시 시작한다.

Generator를 사용하는 방법이 누적된 결과의 list를 반환하는 방법보다 이해하기에 명확하다
Generator는 모든 입력과 출력을 memory에 저장하지 않으므로, 입력값의 양을 알기 어려울 때도 연속된 출력을 만들 수 있다
제네레이터를 사용하면 yield 를 통해 그때그때 필요한 값만을 받아 쓰기때문에 모든 값을 메모리에 들고 있을 필요가 없게된다

다만 제네레이터는 그때그때 필요한 값을 던져주고 기억하지는 않기 때문에 a 리스트가 여러번 사용될 수 있는 반면 b 제네레이터는 한번 사용된 후 소진된다
이는 모든 이터레이터가 마찬가지인데 List, Set 은 이터러블하지만 이터레이터는 아니기에 소진되지 않는다

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