Что такое итератор в Python

Итератор в Python — это объект, который реализует протокол итераторов, состоящий из методов __iter__() и __next__(), и позволяет последовательно получать элементы из коллекции или другого итерируемого объекта. Итератор запоминает текущее состояние итерации, при вызове next() возвращает следующий элемент, а когда элементы заканчиваются, выбрасывает исключение StopIteration.

Как это работает

Протокол итераторов требует реализации двух методов:

• __iter__() — возвращает сам объект итератора. Этот метод вызывается функцией iter().
• __next__() — возвращает следующий элемент последовательности. Если элементов больше нет, метод должен выбросить StopIteration. Этот метод вызывается функцией next().

Итератор отличается от итерируемого объекта: итерируемый объект (например, список, кортеж, словарь) имеет метод __iter__(), но не обязательно __next__(). Итератор же — это объект, который уже находится в процессе перебора и хранит состояние.

Пример

numbers = [1, 2, 3]
iter_obj = iter(numbers)  # создаёт итератор из списка

print(next(iter_obj))  # 1
print(next(iter_obj))  # 2
print(next(iter_obj))  # 3
# next(iter_obj) вызовет StopIteration, так как элементы закончились

Цикл for автоматически использует протокол итераторов: он вызывает iter() для получения итератора и затем многократно вызывает next(), пока не получит StopIteration. Это делает итераторы основой для перебора любых коллекций в Python.

Подводные камни

• Итератор одноразовый: после того как он исчерпан, повторное использование невозможно. Нужно создавать новый итератор через iter().
• Не все итерируемые объекты являются итераторами. Например, список — итерируемый, но не итератор: у него нет метода __next__(). Проверить это можно с помощью hasattr(obj, '__next__').
• Генераторы — это частный случай итераторов, создаваемых с помощью функций с yield. Они автоматически реализуют протокол итераторов.
• При создании собственного итератора важно правильно выбрасывать StopIteration в __next__(), иначе циклы будут работать бесконечно.

Когда использовать

Итераторы применяются везде, где нужен последовательный перебор элементов: в циклах for, в генераторных выражениях, при работе с большими данными (например, чтение файлов построчно), в функциях map(), filter() и других. Собственные итераторы полезны, когда нужно реализовать нестандартную логику перебора или работать с бесконечными последовательностями.

Коротко

• Итератор — объект с методами __iter__() и __next__(), который хранит состояние перебора.
• next() возвращает следующий элемент или выбрасывает StopIteration.
• Цикл for автоматически использует итераторы.
• Итератор одноразовый, а генераторы — удобный способ создания итераторов.