迭代器是 23 種設(shè)計(jì)模式中最常用的一種（之一），在 Python 中隨處可見它的身影，我們經(jīng)常用到它，但是卻不一定意識到它的存在毕籽。在關(guān)于迭代器的系列文章中（鏈接見文末），我至少提到了 23 種生成迭代器的方法井辆。有些方法是專門用于生成迭代器的关筒，還有一些方法則是為了解決別的問題而“暗中”使用到迭代器。

在系統(tǒng)學(xué)習(xí)迭代器之前杯缺，我一直以為 range() 方法也是用于生成迭代器的蒸播，現(xiàn)在卻突然發(fā)現(xiàn)，它生成的只是可迭代對象，而并不是迭代器袍榆！ （PS：Python2 中 range() 生成的是列表胀屿，本文基于Python3，生成的是可迭代對象）

于是包雀，我有了這樣的疑問：為什么 range() 不生成迭代器呢宿崭？在查找答案的過程中，我發(fā)現(xiàn)自己對 range 類型的認(rèn)識存在一些誤區(qū)才写。因此葡兑，本文將和大家全面地認(rèn)識一下 range ，期待與你共同學(xué)習(xí)進(jìn)步赞草。

1讹堤、range() 是什么？
它的語法：range(start, stop [,step]) 房资；start 指的是計(jì)數(shù)起始值蜕劝，默認(rèn)是 0；stop 指的是計(jì)數(shù)結(jié)束值轰异，但不包括 stop ；step 是步長暑始，默認(rèn)為 1搭独，不可以為 0 。range() 方法生成一段左閉右開的整數(shù)范圍廊镜。

>>> a = range(5)  # 即 range(0,5)
>>> a
range(0, 5)
>>> len(a)
5
>>> for x in a:
>>>     print(x,end=" ")
0 1 2 3 4

對于 range() 函數(shù)牙肝，有幾個(gè)注意點(diǎn)：（1）它表示的是左閉右開區(qū)間；（2）它接收的參數(shù)必須是整數(shù)嗤朴，可以是負(fù)數(shù)配椭，但不能是浮點(diǎn)數(shù)等其它類型；（3）它是不可變的序列類型雹姊，可以進(jìn)行判斷元素股缸、查找元素、切片等操作吱雏，但不能修改元素敦姻；（4）它是可迭代對象，卻不是迭代器歧杏。

# （1）左閉右開
>>> for i in range(3, 6):
>>>     print(i,end=" ")
3 4 5

# （2）參數(shù)類型
>>> for i in range(-8, -2, 2):
>>>     print(i,end=" ")
-8 -6 -4
>>> range(2.2)
----------------------------
TypeError    Traceback (most recent call last)
...
TypeError: 'float' object cannot be interpreted as an integer

# （3）序列操作
>>> b = range(1,10)
>>> b[0]
1
>>> b[:-3]
range(1, 7)
>>> b[0] = 2
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: 'range' object does not support item assignment

# （4）不是迭代器
>>> hasattr(range(3),'__iter__')
True
>>> hasattr(range(3),'__next__')
False
>>> hasattr(iter(range(3)),'__next__')
True

2镰惦、 為什么range()不生產(chǎn)迭代器？
可以獲得迭代器的內(nèi)置方法很多犬绒，例如 zip() 旺入、enumerate()、map()凯力、filter() 和 reversed() 等等茵瘾，但是像 range() 這樣僅僅得到的是可迭代對象的方法就絕無僅有了（若有反例急膀，歡迎告知）。這就是我存在知識誤區(qū)的地方龄捡。

在 for-循環(huán) 遍歷時(shí)卓嫂，可迭代對象與迭代器的性能是一樣的，即它們都是惰性求值的聘殖，在空間復(fù)雜度與時(shí)間復(fù)雜度上并無差異晨雳。我曾概括過兩者的差別是“一同兩不同”：相同的是都可惰性迭代，不同的是可迭代對象不支持自遍歷（即next()方法）奸腺，而迭代器本身不支持切片（即getitem() 方法）餐禁。

雖然有這些差別，但很難得出結(jié)論說它們哪個(gè)更優(yōu)⊥徽眨現(xiàn)在微妙之處就在于帮非，為什么給 5 種內(nèi)置方法都設(shè)計(jì)了迭代器，偏偏給 range() 方法設(shè)計(jì)的就是可迭代對象呢讹蘑？把它們都統(tǒng)一起來末盔，不是更好么？

事實(shí)上座慰，Pyhton 為了規(guī)范性就干過不少這種事陨舱，例如，Python2 中有 range() 和 xrange() 兩種方法版仔，而 Python3 就干掉了其中一種游盲，還用了“李代桃僵”法。為什么不更規(guī)范點(diǎn)蛮粮，令 range() 生成的是迭代器呢益缎？

關(guān)于這個(gè)問題，我沒找到官方解釋然想，以下純屬個(gè)人觀點(diǎn) 莺奔。

zip() 等方法都需要接收確定的可迭代對象的參數(shù)，是對它們的一種再加工的過程又沾，因此也希望馬上產(chǎn)出確定的結(jié)果來弊仪，所以 Python 開發(fā)者就設(shè)計(jì)了這個(gè)結(jié)果是迭代器。這樣還有一個(gè)好處杖刷，即當(dāng)作為參數(shù)的可迭代對象發(fā)生變化的時(shí)候励饵，作為結(jié)果的迭代器因?yàn)槭窍男偷模粫?huì)被錯(cuò)誤地使用滑燃。

而 range() 方法就不同了役听，它接收的參數(shù)不是可迭代對象，本身是一種初次加工的過程，所以設(shè)計(jì)它為可迭代對象典予，既可以直接使用甜滨，也可以用于其它再加工用途。例如瘤袖，zip() 等方法就完全可以接收 range 類型的參數(shù)衣摩。

>>> for i in zip(range(1,6,2), range(2,7,2)):
>>>    print(i, end="")
(1, 2)(3, 4)(5, 6)

也就是說，range() 方法作為一種初級生產(chǎn)者捂敌，它生產(chǎn)的原料本身就有很大用途艾扮，早早把它變?yōu)榈鞯脑挘瑹o疑是一種畫蛇添足的行為占婉。

對于這種解讀泡嘴，你是否覺得有道理呢？歡迎就這個(gè)話題與我探討逆济。

3酌予、range 類型是什么？
以上是我對“為什么range()不產(chǎn)生迭代器”的一種解答奖慌。順著這個(gè)思路抛虫，我研究了一下它產(chǎn)生的 range 對象，一研究就發(fā)現(xiàn)升薯，這個(gè) range 對象也并不簡單莱褒。

首先奇怪的一點(diǎn)就是，它竟然是不可變序列涎劈！我從未注意過這一點(diǎn)。雖然說阅茶，我從未想過修改 range() 的值蛛枚，但這一不可修改的特性還是令我驚訝。

翻看文檔脸哀，官方是這樣明確劃分的——有三種基本的序列類型：列表蹦浦、元組和范圍（range）對象。（There are three basic sequence types: lists, tuples, and range objects.）

這我倒一直沒注意撞蜂，原來 range 類型居然跟列表和元組是一樣地位的基礎(chǔ)序列盲镶！我一直記掛著字符串是不可變的序列類型，不曾想蝌诡，這里還有一位不可變的序列類型呢溉贿。

那 range 序列跟其它序列類型有什么差異呢？

普通序列都支持的操作有 12 種浦旱。range 序列只支持其中的 10 種宇色，不支持進(jìn)行加法拼接與乘法重復(fù)。

>>> range(2) + range(3)
-----------------------------------------
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'range' and 'range'

>>> range(2)*2
-----------------------------------------
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'range' and 'int'

那么問題來了：同樣是不可變序列，為什么字符串和元組就支持上述兩種操作宣蠕，而偏偏 range 序列不支持呢例隆？雖然不能直接修改不可變序列，但我們可以將它們拷貝到新的序列上進(jìn)行操作啊抢蚀，為何 range 對象連這都不支持呢镀层？

且看官方文檔的解釋：

…due to the fact that range objects can only represent sequences that follow a strict pattern and repetition and concatenation will usually violate that pattern.

原因是 range 對象僅僅表示一個(gè)遵循著嚴(yán)格模式的序列，而重復(fù)與拼接通常會(huì)破壞這種模式…

問題的關(guān)鍵就在于 range 序列的 pattern皿曲，仔細(xì)想想唱逢，其實(shí)它表示的就是一個(gè)等差數(shù)列啊（喵谷饿，高中數(shù)學(xué)知識沒忘…）惶我，拼接兩個(gè)等差數(shù)列，或者重復(fù)拼接一個(gè)等差數(shù)列博投，想想確實(shí)不妥绸贡，這就是為啥 range 類型不支持這兩個(gè)操作的原因了。由此推論毅哗，其它修改動(dòng)作也會(huì)破壞等差數(shù)列結(jié)構(gòu)听怕，所以統(tǒng)統(tǒng)不給修改就是了。

4虑绵、小結(jié)
回顧全文尿瞭，我得到了兩個(gè)偏冷門的結(jié)論：range 是可迭代對象而不是迭代器；range 對象是不可變的等差序列翅睛。

若單純看結(jié)論的話声搁，你也許沒有感觸，或許還會(huì)說這沒啥了不得啊捕发。但如果我追問疏旨，為什么 range 不是迭代器呢，為什么 range 是不可變序列呢扎酷？對這倆問題檐涝，你是否還能答出個(gè)自圓其說的設(shè)計(jì)思想呢？（PS：我決定了法挨，若有機(jī)會(huì)面試別人谁榜，我必要問這兩個(gè)問題的嘿~）

由于 range 對象這細(xì)微而有意思的特性，我覺得這篇文章寫得值了凡纳。本文是作為迭代器系列文章的一篇來寫的窃植，所以對于迭代器的基礎(chǔ)知識介紹不多，另外惫企，還有一種特殊的迭代器也值得單獨(dú)成文撕瞧，那就是生成器了陵叽。