파이썬에서 제너레이터는 iterator를 생성해주는 함수를 말합니다.
제너레이터의 특징은 다음과 같습니다.
- iterable한 순서가 지정된다.
- 느슨하게 평가된다.
- 함수의 내부 로컬 변수를 통해 내부상태가 유지된다.
- 무한한 순서가 있는 객체를 모델링할 수 있다.
- 자연스러운 스트림 처리를 위 파이프라인으로 구성할수 있다.
이러한 제너레이터 객체를 반환하는 표현식을 제너레이터 표현식이라고 합니다.
예를 들어 다음과 같이 제너레이터 표현식을 정의할 수 있습니다.
def test_generator():
yield 0
yield 1
yield 2
for i in test_generator():
print(i)
위의 코드의 실행 결과는 다음과 같습니다.
0
1
2
이러한 결과는 다음과 같은 for 반복문을 통해 얻어지는 결과와 같습니다.
for i in range(3):
print(i)
위에서 보는 바와 같이 for 반복문을 사용하는 것과 제너레이터 표현식을 사용하는 것 모두 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
이처럼 for 반복문과 제너레이터 표현식 모두 반복 작업을 사용할 때 사용이 가능합니다.
그렇다면 두 방식의 차이는 무엇일까요? 바로 생성 방식의 차이입니다.
for 반복문은 주어진 범위 내에서 반복하여 코드 블록을 실행합니다. 예를 들어 위에 보이는 코드에서 for i in range(3)은 0부터 2까지의 범위 내 숫자를 반복하면서 print(i)를 실행합니다.
하지만 제너레이터 표현식은 이터레이터를 생성하는 함수이므로 값을 한 번에 하나씩 반환합니다. 'yield' 키워드를 사용하여 값을 생성하고 반환하게 됩니다.
위의 코드에서 test_generator()는 yield라는 키워드를 사용하여 0, 1, 2 세 개의 값을 순서대로 생성하고 반환합니다. 이후 for i in test_genterator()는 test_generator()함수를 호출하여 제너레이터 객체를 생성하고 각 값에 대해 print(i)를 실행하게 됩니다.
즉, for 반복문은 주어진 범위 내에서 반복하면서 코드를 실행하는데 사용되고, 제너레이터는 값을 한 번에 하나씩 생성하는 함수 또는 표현식으로 사용된다고 볼 수 있습니다.
그렇다면 어떤 상황에 제너레이터 표현식을 사용해야 할까요?
제너레이터는 다음과 같은 이점을 가집니다.
- 메모리 효율성: 제너레이터는 값을 한 번에 하나씩 생성하므로, 전체 시퀀스를 한꺼번에 메모리에 로드하는 것보다 효율적입니다. 특히 큰 데이터 집합을 처리해야 할 때 유용합니다. 제너레이터는 필요한 만큼의 값을 생성하고 사용한 후에는 해당 값을 버립니다.
- 지연 평가(Lazy Evaluation): 제너레이터는 지연 평가를 수행합니다. 즉, 다음 값을 생성하기 위해 필요한 연산이 실행될 때까지 값을 생성하지 않습니다. 이는 계산이 필요한 순간에만 값을 생성하고 처리할 수 있도록 해줍니다. 이는 데이터의 크기가 크거나 계산 비용이 많이 드는 경우에 특히 유용합니다.
- 무한 시퀀스 생성: 제너레이터를 사용하면 무한한 시퀀스를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 제너레이터를 사용하여 소수를 생성하거나, 피보나치 수열을 생성하는 등의 작업을 할 수 있습니다. 이는 제한된 메모리 공간에서도 무한한 시퀀스를 다룰 수 있도록 해줍니다.
- 코드 간결성: 제너레이터 표현식은 코드를 간결하고 가독성이 좋게 만들어 줍니다. 제너레이터 표현식을 사용하면 반복 작업을 한 줄로 표현할 수 있습니다. 이는 코드의 길이를 줄이고 작업의 의도를 명확하게 전달할 수 있도록 해줍니다.
- 함수형 프로그래밍: 제너레이터는 함수형 프로그래밍 스타일을 지원하는데, 데이터의 변환과 조작에 대한 파이프라인을 구성할 수 있습니다. 함수형 프로그래밍은 상태 변경이나 부작용을 최소화하고, 불변성과 조합성을 강조하는 프로그래밍 패러다임입니다. 제너레이터를 사용하면 함수형 프로그래밍의 원칙을 따르는 코드를 작성할 수 있습니다.
그러므로 제너레이터 표현식은 데이터 처리, 순회 작업, 무한 시퀸스 생성 등의 다양한 상황에서 활용할 수 있습니다.