生成器 (计算机编程)

生成器是计算机科学中特殊的子程序。实际上，所有生成器都是迭代器。生成器非常类似于返回数组的函数，都是具有参数、可被调用、产生一系列的值。但是生成器不是构造出数组包含所有的值并一次性返回，而是每次产生一个值，因此生成器看起来像函数，但行为像迭代器。 
生成器可以用更有表达力的控制流结构实现，如协程或头等计算续体。 生成器，也被称作半协程（semicoroutine），是特殊的、能力更弱的协程，总是在传回一个值时把控制交还给调用者，而不是像协程那样指出另一个协程继续执行。

使用

生成器通常在一个循环内部被调用。  生成器第一次被调用是在进入这个循环结构时，创建一个对象以封装生成器的状态、绑定的实参。生成器的实体接着被执行直至遇到一个特别的yield动作，在这里提供给yield动作的值被返回给调用者。在下一次调用同一个生成器的时候，生成器从yield动作之后恢复执行，直到遇上另一个yield动作。生成器的执行也可以遇到finish动作而终止。 
由于生成器计算它的要被yield的值是按需的，因此可以用来代表一个流，一次性全部计算出来是昂贵的甚至是不可能的，或是无穷序列或直播数据序列。 
如果需要迅速求值，可以使用列表或使用并行结构来创建一个列表。例如，Python的一个生成器g可被求值到列表l通过l = list(g)。  
生成器可用于在表达式中完成传统的循环结构的功能。

历史

生成器最早出现于CLU语言 (1975)。 
现在，Python, C#, Ruby, 最新版本的ECMAScript (ES6/ES2015)与其他语言。在CLU与C#，生成器称作iterators, 在Ruby称作enumerators.

C++

使用宏预处理的例子见:
$generator(descent){
   // place for all variables used in the generator
   int i; // our counter

   // place the constructor of our generator, e.g. 
   // descent(int minv, int maxv) {...}
   
   // from $emit to $stop is a body of our generator:
    
   $emit(int) // will emit int values. Start of body of the generator.
      for (i = 10; i > 0; --i)
         $yield(i); // a.k.a. yield in Python,
                    // returns next number in [1..10], reversed.
   $stop; // stop, end of sequence. End of body of the generator.};
可迭代：
int main(int argc, char* argv[]){
  descent gen;
  for(int n; gen(n);) // "get next" generator invocation
    printf("next number is %d\n", n);
  return 0;}
C++11提供的foreach loop可用于任何具有begin与end成员函数的类。还需要有operator!=, operator++ 与operator*。例如：
#include <iostream>int main(){
    for (int i: range(10))
    {
        std::cout << i << std::endl;
    }
    return 0;}
一个基本实现：
class range{private:
    int last;
    int iter;public:
    range(int end):
        last(end),
        iter(0)
    {}

    // Iterable functions
    const range& begin() const { return *this; }
    const range& end() const { return *this; }

    // Iterator functions
    bool operator!=(const range&) const { return iter < last; }
    void operator++() { ++iter; }
    int operator*() const { return iter; }};

C#

C# 2.0开始可以利用yield构造生成器。
// Method that takes an iterable input (possibly an array)// and returns all even numbers.public static IEnumerable<int> GetEven(IEnumerable<int> numbers) {
    foreach (int i in numbers) {
        if ((i % 2) == 0) {
            yield return i;
        }
    }}
可以使用多个yield return语句： 
public class CityCollection : IEnumerable<string> {
    public IEnumerator<string> GetEnumerator() {
        yield return "New York";
        yield return "Paris";
        yield return "London";
    }}

Python

2.2版开始支持生成器。
def countfrom(n):
    while True:
        yield n
        n += 1# Example use: printing out the integers from 10 to 20.# Note that this iteration terminates normally, despite # countfrom() being written as an infinite loop.for i in countfrom(10):
    if i <= 20:
        print(i)
    else:
        break# Another generator, which produces prime numbers indefinitely as needed.def primes():
    yield 2
    n = 3
    p = []
    while True:
        # This works in Python 2.5+ 
        if not any(n % f == 0 for f in 
                     itertools.takewhile(lambda f: f*f <= n, p)): 
            yield n
            p.append(n)
        n += 2
Python的生成器可以认为是一个迭代器包含了冻结的栈帧。当用next()方法调用迭代器，Python恢复冻结的栈帧，继续执行至下一次的yield语句。生成器的栈帧再一次冻结，被yield的值返回给调用者。 
PEP 380 (Python 3.3开始)增加了yield from表达式，允许生成器委托它的行为给另一个生成器。

生成器表达式

Python的一种语法模拟了列表推导。
squares = ( n*n  for n in countfrom(2) )for j in squares:
    if j <= 20:
        print(j)
    else:
        break