| کانال توسعه‌دهندگان پایتون |
درود.
میخواستم درباره ی آبجکت معروف و شناخته شده ی generator حرف بزنیم ولی با نگاه کمی متفاوت‌تر تا به این برسیم که دقیقا چطور کار میکنه و چطور پیداش شد. نیاز هست که کمی حرف های پیش نیاز بزنیم صبور باشید.
قبل از هر چیزی درباره ی خود فانکشن حرف بزنیم؛ ولی نه تو پایتون بلکه تو C:
وقتی یه فانکشنی کال میشه، توی call stack یک frame جدید میاد که برای اون فانکشن هست. این frame شامل تمام متغیر های لوکال و پارامتر های اون فانکشنه. وقتی فانکشن تموم میشه چه اتفاقی میفته؟ اون frame از stack پاپ میشه (یا دقیق ترش stack pointer کم میشه)
و نکته اینجاس که هرچی که توی اون frame هست دیگه قابل دسترس نیست و اگر استفادشون کنیم، undefined behavior هست. چرا؟ چون توی "مموری استک" این frame قرار داده شده بود و اون فضا الان آزاد شده و قابل استفاده هست برای بقیه (توی پرانتز، در C که مدیریت حافظه نداره، باید آبجکت هایی که توی heap میسازیم رو خودمون مدیریت کنیم نه استک):
int *returnArray() {
int arr[3] = {11, 22, 33};
printf("%p\n", arr);
printf("%d\n", arr[1]);
return &arr;
}
int main(void) {
int *arr;
arr = returnArray();
printf("%p\n", arr);
printf("%d\n", arr[1]); // ???
}
با اینکه آدرسش رو return کردیم ولی باز هم نمیتونیم به آیتم های لیست دسترسی داشته باشیم.
حالا اینارو گفتم که موضوع مهمی رو بگم. اونم اینه که تو پایتون هم همین call stack و اینا هست ولی اون frame object توی heap ساخته میشه. این یعنی اگر بخوایم میتونیم اون رو ذخیره داشته باشیم و همیشه بمونه! مثلا مانع از نابود شدن خودش و آبجکت های درونش بشیم. تو مثال زیر global f رو اگه از کامنت در بیارید obj از بین نمیره چون frame رو ذخیره کردیم:
from gc import collect
from sys import _getframe
class A:
def __del__(self):
print("del called")
def fn():
# global f
f = _getframe(0)
obj = A()
fn()
collect()
input()
خب حالا که اینو گفتیم بریم سراغ خود آبجکت فانکشن تو پایتون. وقتی فانکشن کال میشه یه frame object ساخته میشه. این frame object داخلش آبجکت های زیادی هست (مستقیم یا غیرمستقیم) از جمله رفرنس داره به متغیر های داخل اون namespace و رفرنسی داره به code object که یک unit ئه executable هست. داخل این code object ما bytecode ها رو داریم که همون instruction ها هستن.
درواقع instruction ها هستن که اجرا میشن و این state ذخیره میشه. تو کد زیر lasti یعنی last instruction. (توی cpu هم اتفاق مشابهی میفته. اینجا pvm میخواد بدونه چی رو اجرا کرده و حالا نوبت چیه):
from sys import _getframe
def fn():
print(_getframe(0).f_lasti)
a = 10
print(_getframe(0).f_lasti)
fn()
خب حالا بخش جالب ماجرا اینجاست. ما به عنوان طراحان فرضی زبان پایتون، میدونیم که frame ما میتونه خارج از موقع کال شدن هم زنده بمونه + از طرفی به state هم که دسترسی داریم. ( اینکه الان متغیر های local چیا هستن، اینکه الان تا instruction چندم اجرا شده و غیره)
فقط یه مشکلی هست، فانکشن های ما وقتی کال میشن از اولین instruction تا آخرینش رو اجرا میکنن و تموم میشن و همه ی آبجکت های داخل اون frame از بین میرن (اگر رفرنس دیگه ای نداشته باشن جای دیگه).
الان همه چیز محیا هست برای اینکه یه ساختار یا keyword جدیدی بیاریم تو زبان که هرجایی از execution فانکشن خواستیم بتونیم pause کنیم و اون رو با هر state ای که داره به حال خودش رها کنیم.
بیایم yield رو معرفی کنیم! هروقت yield اومد، کافیه اجرا رو متوقف کنیم و مثل فانکشن ها (که بعد از تموم شدنشون، frame شون از stack frame جدا میشن) frame این generator ها رو هم جدا کنیم.
بعدا اگه خواستیم generator رو ادامه بدیم و روش next بزنیم (مستقیم خودمون یا غیر مستقیم توسط پایتون) تنها کاری که باید بکنیم اینه که frameش رو برداریم و بچسبونیم به stack frame ممون و از اون state ای که بودیم ادامه بدیم.
def gen():
a = 1
yield
b = 1
yield
g = gen()
next(g)
print(g.gi_frame.f_lasti, g.gi_frame.f_locals)
next(g)
print(g.gi_frame.f_lasti, g.gi_frame.f_locals)
این call stack با linked list پیاده سازی شده و frame ها نود های اون هستن. با f_back به frame قبلی اشاره میکنن به راحتی وصل میشن و جدا میشن.
جنریتور ها با وجود سرعت خوبی که دارن، برای سرعت بیشتر ساخته نشدن بلکه برای استفاده بهینه‌تر از مموری ساخته شدن. داشتن همچین آبجکتی (به اضافه ساختار هایی مثل yield from) میتونه زمینه خیلی چیز ها رو فراهم کنه. از جمله فریموورک هایی مثل asyncio :)
👤 SorousH
💎 Channel: @DevelopixPython
27 · 6.7K ·