Python中的生成器协程与yield from语法

描述
生成器协程是Python在引入async/await之前的协程实现方式，基于生成器函数和yield表达式。yield from语法（PEP 380）用于简化生成器的嵌套调用，支持在生成器中直接委托到子生成器，并自动处理值传递和异常传播。理解这一机制有助于掌握Python协程的演进历程和底层原理。

解题过程

1. 生成器基础回顾

   • 生成器函数：使用yield关键字的函数，调用时返回生成器对象（迭代器）。
   • 生成器通过yield暂停执行并返回数据，通过send()方法接收外部传入的值。

   def simple_gen():  
       x = yield 1  # 暂停，返回1；恢复时接收外部发送的值并赋给x  
       print(f"Received: {x}")  
       yield 2  
   
   g = simple_gen()  
   print(next(g))  # 输出1，执行到第一个yield  
   print(g.send(10))  # 发送10，x=10，输出2  
   

2. 生成器作为协程的局限性

   • 若需将多个生成器组合（如生成器A委托生成器B执行），需手动迭代子生成器：

   def sub_gen():  
       yield from [1, 2, 3]  # 旧版本需写为 for i in [1,2,3]: yield i  
   
   def main_gen():  
       for value in sub_gen():  # 手动迭代子生成器  
           yield value  
   

   • 上述方式无法直接传递send()的值或异常到子生成器，代码冗余。

3. yield from 的作用与机制

   • 语法：yield from <subgenerator>
   • 功能：
     1. 自动迭代子生成器的所有yield值。
     2. 将main_gen.send(x)的值直接传递给当前运行的子生成器。
     3. 捕获子生成器的StopIteration异常并提取其返回值（若存在）。

   def sub_gen():  
       x = yield 1  
       yield x + 2  
   
   def main_gen():  
       result = yield from sub_gen()  # 委托给sub_gen  
       print(f"子生成器返回: {result}")  
   
   g = main_gen()  
   print(next(g))     # 输出1（来自sub_gen的yield 1）  
   print(g.send(10))  # 发送10到sub_gen的x，输出12（yield x+2）  
   # 子生成器结束，result为None（无return时）  
   

4. yield from 的异常传递

   • 调用方通过throw()向主生成器抛异常时，yield from将其传递给子生成器：

   def sub_gen():  
       try:  
           yield 1  
       except ValueError:  
           yield "捕获异常"  
   
   def main_gen():  
       yield from sub_gen()  
   
   g = main_gen()  
   next(g)  
   print(g.throw(ValueError))  # 输出"捕获异常"  
   

5. yield from 与协程嵌套

   • 在协程场景中，yield from可串联多个生成器，形成调用链：

   def worker():  
       yield "工作开始"  
       return "结果"  
   
   def coordinator():  
       output = yield from worker()  
       yield f"协调器收到: {output}"  
   
   g = coordinator()  
   print(next(g))      # 输出"工作开始"  
   try:  
       g.send(None)   # 驱动worker完成，触发StopIteration  
   except StopIteration as e:  
       print(e.value)  # 输出"协调器收到: 结果"  
   

6. yield from 的替代：async/await

   • Python 3.5后，async/await成为原生协程标准，语义更清晰：

   async def worker():  
       return "结果"  
   
   async def coordinator():  
       output = await worker()  
       print(f"协调器收到: {output}")  
   

   • yield from可视为await的前身，两者设计理念一致。

总结
yield from通过简化生成器委托机制，为早期协程实现提供了关键支持。其核心价值在于：

1. 减少手动迭代子生成器的代码冗余；
2. 保持调用栈的透明性（值/异常直接传递）；
3. 为异步编程（如asyncio库）奠定基础。