Pythonの「yield」キーワードとは？ジェネレータの仕組みと使い方を徹底解説

Pythonのyieldキーワードは、ジェネレータ（generator）を作成するために使用されます。その動作を理解するには、まず「イテラブル（iterable）」と「イテレータ（iterator）」について知っておく必要があります。

イテラブルとイテレータとは

リスト、文字列、ファイルなどのPythonオブジェクトは「イテラブル」と呼ばれます。for ... in構文で走査（反復処理）できるオブジェクトが、すべてイテラブルです。

イテレータオブジェクトもイテラブルの一種ですが、一度しか反復処理できないという特徴があります。任意のイテラブルからはiter()関数を使ってイテレータを取得でき、イテレータはnext()メソッドを持っており、これによって反復処理を行います。

以下のコードは、リストからイテレータを作成し、next()メソッドで要素を順に取り出す例です。

>>> L1 = [1,2,3,4]
>>> I1 = iter(L1)
>>> while True:
   try:
      print (next(I1))
   except StopIteration:
sys.exit()

ジェネレータとyieldの動作

ジェネレータは関数によく似た外見を持っていますが、yieldキーワードによってイテレータの要素を順次返す点が異なります。

ジェネレータ関数を呼び出しても、関数本体の実行は開始されず、イテレータオブジェクトが返されるだけです。最初にnext()メソッドが呼び出された時点で、関数の実行が開始され、yieldステートメントに到達するとそこで値を返します。

ここが重要なポイントですが、yieldは最後の実行状態を記憶しています。つまり、2回目のnext()呼び出しでは、前回中断した位置から処理が再開されるのです。この仕組みにより、大量のデータでもメモリ効率よく逐次処理できます。

実例：フィボナッチ数列を生成するジェネレータ

次の例では、フィボナッチ数列を含むイテレータを生成するジェネレータ関数を定義しています。ジェネレータ関数fibo()への各呼び出し（next()による実行）は、フィボナッチ数列の次の要素を順に返します。

import sys
def fibo(n):
   a,b=0,1
   while True:
      if a>n : return
      yield a
      a, b = b, a+b
f = fibo(20)
while True:
   try:
      print (next(f))
   except StopIteration:
      sys.exit()

このコードでは、20以下のフィボナッチ数（0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13）が順番に出力されます。a > nとなった時点でreturnが実行され、それ以降のnext()呼び出しではStopIteration例外が発生してループが終了します。

まとめ

• yieldはジェネレータ関数内で使用され、値を返しつつ関数の実行状態を保持する
• ジェネレータ関数を呼び出しても即座には実行されず、イテレータオブジェクトが返る
• next()を呼ぶたびに、前回yieldした位置から処理が再開される
• 全データを一括で保持せずに済むため、メモリ効率の良い処理が可能