Python 이터레이터: 작동 원리와 직접 만들기

Python 이터레이터

Python 이터레이터 작동 방식, for 루프나 next() 함수로 순회하는 법, 이터레이터 프로토콜로 커스텀/무한 이터레이터 만드는 법 알아보기.

동영상: Python 이터레이터

Python 이터레이터

이터레이터는 Python 곳곳에 스며있습니다. for 루프, 리스트 컴프리헨션, 제너레이터, 많은 내장 자료구조의 기반이 되며 종종 보이지 않게 작동.

이터레이터는 단순히 데이터를 한 번에 한 요소씩 산출하는 객체. Python에서 __iter__()와 __next__() 메서드 구현한 객체는 이터레이터로 간주.

이터레이터 제공 가능한 객체를 이터러블(iterable)이라 함. 대다수 내장 컨테이너—리스트, 튜플, 문자열, 딕셔너리—가 이터러블. 내장 iter() 함수가 객체 __iter__() 호출해 이터레이터 획득.

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이터레이터 순회하기

next() 함수로 이터레이터 수동 전진. 이터레이터 소진 시 StopIteration 발생.

# 리스트 정의
my_list = [4, 7, 0, 3]
# iter()로 이터레이터 획득
my_iter = iter(my_list)
# next()로 순회
# 출력: 4
print(next(my_iter))
# 출력: 7
print(next(my_iter))
# next(obj)는 obj.__next__()와 동일
# 출력: 0
print(my_iter.__next__())
# 출력: 3
print(my_iter.__next__())
# 아이템 없으면 에러
next(my_iter)

출력

4 7 0 3 Traceback (most recent call last): File "<string>", line 24, in <module> next(my_iter) StopIteration

더 자연스러운 순회는 for 루프로, 이터레이터 생명주기 자동 처리.

>>> for element in my_list:
...     print(element)
...
4
7
0
3

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for 루프가 이터레이터와 작동하는 원리

for 루프는 내부적으로 다음으로 변환:

for element in iterable:
    # element로 무언가 수행

다음 로직과 동등:

# 이터러블에서 이터레이터 객체 생성
iter_obj = iter(iterable)
# 무한 루프
while True:
    try:
        # 다음 아이템 획득
        element = next(iter_obj)
        # element로 무언가 수행
    except StopIteration:
        # StopIteration 발생 시 루프 탈출
        break

이게 for 루프가 본질적으로 이터레이터 프로토콜과 StopIteration 예외에 의존해 종료하는 무한 루프임을 보여줍니다.

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커스텀 이터레이터 만들기

이터레이터 직접 만들기 간단: __iter__()로 이터레이터 인스턴스(보통 self) 반환, __next__()로 다음 값 산출하거나 끝나면 StopIteration 발생.

아래 예제는 사용자 지정 최대 지수까지 2의 거듭제곱 산출:

class PowTwo:
    """2의 거듭제곱 산출 이터레이터."""
    def __init__(self, max=0):
        self.max = max
    def __iter__(self):
        self.n = 0
        return self
    def __next__(self):
        if self.n <= self.max:
            result = 2 ** self.n
            self.n += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration
# 객체 생성
numbers = PowTwo(3)
# 객체에서 이터러블 생성
i = iter(numbers)
# next로 다음 이터레이터 요소 획득
print(next(i))
print(next(i))
print(next(i))
print(next(i))
print(next(i))

출력

1 2 4 8 Traceback (most recent call last): File "/home/bsoyuj/Desktop/Untitled-1.py", line 32, in <module> print(next(i)) File "<string>", line 18, in __next__ raise StopIteration StopIteration

커스텀 이터레이터로 for 루프 사용도 동일하게 간단:

>>> for i in PowTwo(5):
...     print(i)
...
1
2
4
8
16
32

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Python 무한 이터레이터

이터레이터는 무한할 수 있음. 내장 iter()는 호출 가능 객체와 센티널 값 받음: 반환 값이 센티널과 같아질 때까지 함수 반복 호출. 예:

>>> int()
0
>>> inf = iter(int, 1)
>>> next(inf)
0
>>> next(inf)
0

int()가 항상 0 반환하므로 iter(int, 1)은 센티널 절대 못 봐 무한 이터레이터 생성.

홀수 모두 산출하는 자체 무한 이터레이터도 만들 수 있음:

class InfIter:
    """연속 홀수 반환 무한 이터레이터."""
    def __iter__(self):
        self.num = 1
        return self
    def __next__(self):
        num = self.num
        self.num += 2
        return num

실행 예:

>>> a = iter(InfIter())
>>> next(a)
1
>>> next(a)
3
>>> next(a)
5
>>> next(a)
7

무한 이터레이터 다룰 땐 항상 종료 조건 제공해 무한 루프 방지.

이터레이터는 아이템 온디맨드 생성으로 메모리 효율적. 이론적으로 홀수 전체 같은 무한 시퀀스 전체 저장 없이 생성 가능.

이터레이터 더 간단히 만드는 법: yield 사용 Python 제너레이터 탐색.