字典在迭代时大小变化"与"字典键在迭代时变化"异常有何区别

Question

我正在准备一些关于Python中迭代器如何工作的材料，现在我在写一部分内容，讲的是如果你在遍历一个字典时改变它，会发生什么。我知道这样做是不好的习惯，所以我也把这个写进了我的材料里，但我还是想试试看会发生什么。

下面的代码打印出了键5，并给我抛出了一个“在迭代过程中字典大小发生变化”的异常。所以在我进行更改并想继续到下一个键的时候，就出现了这个异常。

d = {5:5, 10:10, 15:15, 20:20}
for elem in d:
    print(elem)
    d[elem+1] = elem+1

这没问题。但后来我想到，如果我同时进行添加和删除操作，这样字典的大小在技术上并没有变化，会怎么样呢？于是我写了这个：

d = {5:5, 10:10, 15:15, 20:20, 25:25, 30:30, 35:35}
for elem in d:
    print(elem)
    del d[elem]
    d[elem+1] = elem+1  

它打印出了字典中所有的键（7个），其中一些是新添加的值，但在打印了7个值后，它抛出了一个“在迭代过程中字典的键发生变化”的异常。现在我真的很好奇，内部发生了什么，导致了这个结果。我还是知道这样做是不好的习惯，我只是想理解一下。谢谢！

Answer 1

在遍历Python列表的内容时，不要尝试添加或删除列表中的项，因为这样会让遍历的过程变得混乱。你应该先复制一份列表，然后在这份复制的列表上进行遍历，这样原来的列表就可以被修改。不过，如果你在遍历时添加或删除项，还是可能会遇到问题。在上面的例子中，你可以通过获取一个list的键来解决这个问题，如下所示：

for elem in list(d):

想了解更多细节，可以查看映射类型 - dict。你也会发现，Python的官方文档在解释迭代器的工作原理方面做得非常好。

Answer 2

嗯，这确实是个“Pythonic”的问题：Python的字典和迭代器并不是为了处理动态变化而设计的，所以你看到的那些异常就是这个原因。

原因在于，当你遍历一个字典时，它会创建一个迭代器对象，这个对象会逐个跟踪字典的键。但是，如果你在遍历字典的同时修改它，Python就无法保证迭代的状态是完整的。这是因为修改字典可能会改变它的内部结构，从而可能使当前的迭代状态失效。

在你的第二段代码中，你在每次迭代时删除当前的键elem，并添加一个新的键elem+1，但当你删除一个键时，它会改变字典的内部结构。即使你立刻添加了一个新键，Python的迭代器也无法很好地处理这种情况，因为它并不是为了跟踪这样的动态变化而设计的。

当Python在迭代过程中尝试获取下一个键时，它发现字典的内部结构已经改变，这就导致了“字典在迭代过程中键发生变化”的异常。

为什么第一段代码会立即引发RunTimeError：

在第一段代码中，字典在迭代过程中改变了大小。Python无法在遍历字典时动态处理字典大小的变化。当你在迭代过程中添加一个新元素时，Python会检测到字典的大小已经从最初的状态发生了变化，这就违反了迭代器对字典中元素总数的假设。

为什么在第二段代码中没有发生这种情况：

在第二段代码中，你在遍历字典的同时删除和添加元素。Python并不会立即检测到字典大小的变化。它会继续遍历字典并进行修改，直到遍历结束。只有在for循环结束时，Python才会检查字典的大小是否在迭代过程中被修改过。

所以，在第二段代码中，异常是在完整遍历字典后才被引发，因为Python只在迭代结束时检查字典的大小。