Generators

generator คืออะไร?

generator คือ function ที่สามารถหยุดการทำงานชั่วคราว แล้วกลับมาทำงานต่อจากจุดที่หยุดไว้ได้ แทนที่จะคำนวณค่าทั้งหมดแล้ว return ออกมาเป็น list generator จะผลิตค่าออกมา ทีละค่า เฉพาะเมื่อถูกร้องขอเท่านั้น สิ่งนี้เรียกว่า lazy evaluation

หัวใจสำคัญคือ keyword yield เมื่อ Python เจอ yield จะหยุด function ชั่วคราว ส่งค่ากลับไปให้ผู้เรียก แล้วแช่แข็ง state ภายในไว้ (ตัวแปรต่าง ๆ และตำแหน่งของ instruction pointer) การเรียก next() ครั้งถัดไปจะทำงานต่อจากบรรทัดนั้นเป๊ะ ๆ

def count_up(start: int, stop: int):
    current = start
    while current <= stop:
        yield current       # pause here and emit current
        current += 1        # resume here on the next next() call

gen = count_up(1, 4)
print(next(gen))   # 1
print(next(gen))   # 2
print(next(gen))   # 3
print(next(gen))   # 4
# next(gen) would now raise StopIteration

generator function เทียบกับ function ปกติ

ประเด็น	function ปกติ	generator function
Return	ครั้งเดียว ด้วย `return`	หลายครั้ง ด้วย `yield`
State	ถูกทิ้งหลัง return	ถูกแช่แข็งไว้ระหว่าง yield
Memory	สร้างผลลัพธ์ทั้งก้อน	ทีละค่า
Type	คือค่าที่ return	เป็น object ชนิด `generator`

function จะกลายเป็น generator function ทันทีที่มีคำสั่ง yield แม้เพียงตัวเดียว การเรียก generator function จะไม่ทำให้โค้ดทำงานเลย แต่จะ return generator object ออกมาทันที

`iter()` และ `next()`

ทุก generator object ทำตาม iterator protocol นั่นคือมี method __iter__() และ __next__()

next(gen) จะเลื่อนไปยัง yield ตัวถัดไปและ return ค่านั้นออกมา
เมื่อไม่มีค่าเหลือแล้ว next(gen) จะ raise StopIteration
ลูป for จะเรียก next() ให้อัตโนมัติ และจับ StopIteration เพื่อหยุด

def three_words():
    yield "Python"
    yield "is"
    yield "expressive"

# Equivalent — for loop handles next() and StopIteration for you
for word in three_words():
    print(word)

generator expression

เช่นเดียวกับที่ list comprehension สร้าง list generator expression ก็สร้าง generator โดยใช้วงเล็บแทนวงเล็บเหลี่ยม วิธีนี้ประหยัด memory เพราะไม่มีการสร้าง list ขึ้นมาจริง

squares_list = [x ** 2 for x in range(1_000_000)]   # allocates a list
squares_gen  = (x ** 2 for x in range(1_000_000))   # allocates almost nothing

# Consume lazily
for sq in squares_gen:
    if sq > 25:
        break

generator expression เข้ากันได้อย่างเป็นธรรมชาติกับ built-in ที่รับ iterable:

total = sum(x ** 2 for x in range(10))   # no brackets needed inside sum()

generator แบบไม่รู้จบ

เนื่องจาก generator เป็นแบบ lazy เราจึงสามารถนิยามลำดับที่ไม่มีวันจบได้ ตราบเท่าที่ฝั่งผู้บริโภคหยุดร้องขอ

def fibonacci():
    a, b = 0, 1
    while True:        # infinite loop — but never blocks
        yield a
        a, b = b, a + b

เดโมที่รันได้แบบเต็ม

Open in an online REPL

from itertools import islice

def fibonacci():
    """Infinite Fibonacci sequence generator."""
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield a
        a, b = b, a + b

# Take only the first 10 values — safe because islice stops early
first_10 = list(islice(fibonacci(), 10))
print("First 10 Fibonacci numbers:")
print(first_10)

# Generator expression: squares of even numbers
even_squares = (x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0)
print("\nSquares of even numbers 1-10:")
for val in even_squares:
    print(val, end=" ")
print()

# Demonstrate single-use nature
gen = (x * 3 for x in range(5))
print("\nFirst pass:", list(gen))
print("Second pass:", list(gen))   # exhausted — empty list

# Manual next() / StopIteration
counter = iter(range(3))
print("\nManual iteration:")
print(next(counter))
print(next(counter))
print(next(counter))
try:
    print(next(counter))
except StopIteration:
    print("StopIteration raised — generator exhausted")

🐍 generator เป็นแบบ lazy และใช้ได้ครั้งเดียว

สองคุณสมบัติสำคัญที่ต้องจำ:

Lazy: generator จะคำนวณค่าถัดไปก็ต่อเมื่อ next() ถูกเรียกเท่านั้น generator expression (heavy_compute(x) for x in data) จะไม่ทำงานอะไรเลยจนกว่าเราจะเริ่ม iterate

Single-use: เมื่อ generator ถูกใช้จนหมดแล้ว จะหมดอยู่อย่างนั้น การ iterate เป็นครั้งที่สองจะไม่ได้อะไรออกมาเลย หากต้องการ iterate หลายครั้ง ให้แปลงเป็น list หรือเรียก generator function อีกครั้งเพื่อให้ได้ generator ตัวใหม่

gen = (x for x in range(3))
print(list(gen))   # [0, 1, 2]
print(list(gen))   # []  — already exhausted