파이썬 반복자(Iterator)의 모든 것, iter와 next의 원리

🔗 반복 가능한 객체와 이터레이터의 차이

파이썬에서 리스트, 튜플, 문자열처럼 for문으로 순회할 수 있는 객체들을 우리는 흔히 ‘반복 가능한 객체(iterable)’라고 부릅니다.
이들은 내부적으로 __iter__() 메서드를 가지고 있어 이터레이터 객체로 변환될 수 있죠.

반면, 이터레이터(iterator)는 __next__() 메서드를 가진 객체로,
next()를 호출할 때마다 다음 값을 순차적으로 반환하며, 더 이상 반환할 값이 없으면 StopIteration 예외를 발생시킵니다.

📌 예제 코드로 차이점 이해하기

fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']  # iterable
iterator = iter(fruits)  # 이터레이터로 변환

print(next(iterator))  # apple
print(next(iterator))  # banana
print(next(iterator))  # cherry

위 코드에서 리스트 fruits는 반복 가능한 객체입니다.
하지만 iter() 함수를 통해 이터레이터 객체로 변환한 뒤에야 next()로 하나씩 꺼낼 수 있습니다.

🛠️ iter() 함수의 역할

iter() 함수는 반복 가능한 객체를 이터레이터 객체로 변환하는 데 사용됩니다.
파이썬은 리스트, 튜플, 딕셔너리, 문자열 등 대부분의 시퀀스를 __iter__() 메서드를 통해 이터레이터로 바꿀 수 있습니다.

이처럼 iter()는 단순한 형 변환 함수가 아니라, 객체의 반복 기능을 활성화하는 핵심적인 역할을 합니다.
이를 통해 next()를 호출해 한 항목씩 순회할 수 있게 되는 것이죠.

📌 iter() 함수 예제

numbers = [10, 20, 30]
it = iter(numbers)

print(it)           # <list_iterator object at ...>
print(next(it))     # 10
print(next(it))     # 20

iter()를 호출하면 리스트가 즉시 이터레이터 객체로 변환되며,
next()를 통해 한 요소씩 차례로 꺼낼 수 있습니다.

📌 커스텀 객체에 iter 적용

iter()는 사용자 정의 클래스에도 적용할 수 있습니다.
이 경우 __iter__() 메서드를 정의하고, 내부적으로 __next__()를 포함한 이터레이터를 반환해야 합니다.

class MyNumbers:
    def __iter__(self):
        self.num = 1
        return self

    def __next__(self):
        if self.num <= 3:
            result = self.num
            self.num += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration

nums = MyNumbers()
it = iter(nums)

for n in it:
    print(n)

이렇게 iter()는 내부 구조가 잘 갖춰진 객체에 대해 반복 기능을 부여하며, for문을 포함한 다양한 반복 구문과 함께 사용됩니다.

⚙️ next() 함수의 동작 원리

이터레이터 객체에서 next() 함수는 다음 값을 순차적으로 반환해줍니다.
매 호출마다 내부 상태를 기억하고 있다가, 그 다음 요소를 반환하는 것이 특징입니다.
더 이상 반환할 값이 없으면 StopIteration 예외가 발생하여 반복이 종료됩니다.

이는 단순한 함수 호출이 아니라, 이터레이터 프로토콜에 따라 정의된 __next__() 메서드를 호출하는 것과 같습니다.

📌 next() 예제 코드

data = [1, 2]
it = iter(data)

print(next(it))  # 1
print(next(it))  # 2
print(next(it))  # StopIteration 발생

세 번째 next() 호출에서는 더 이상 요소가 없기 때문에 StopIteration 예외가 발생합니다.
이 동작은 for문 내부에서 자동으로 처리되기 때문에 평소에는 의식하지 않고 사용하게 되죠.

📌 기본값 지정 사용법

next() 함수는 두 번째 인자로 기본값을 받을 수 있습니다.
이터레이터가 끝났을 때 예외 대신 이 기본값을 반환하도록 설정할 수 있죠.

nums = [100]
it = iter(nums)

print(next(it, '끝'))  # 100
print(next(it, '끝'))  # 끝

기본값을 지정해두면 StopIteration 예외를 방지할 수 있어 코드가 더 안전해집니다.
이는 실시간 데이터 처리나 네트워크 기반 반복 작업에서 특히 유용하게 쓰입니다.

🔌 for문 내부에서 일어나는 일

우리가 매일 사용하는 for 반복문.
겉보기에는 간단하지만, 내부에서는 파이썬이 iter()와 next()를 자동으로 호출하며 반복을 수행하고 있습니다.

즉, for item in iterable: 구문은 실제로는 다음과 같은 과정을 거칩니다:

• ➡️iter()를 호출해 이터레이터를 생성합니다.
• ➡️이터레이터에서 next()를 반복적으로 호출합니다.
• ➡️StopIteration이 발생하면 반복을 종료합니다.

📌 for문과 동일한 동작 구현

data = [1, 2, 3]
it = iter(data)

while True:
    try:
        item = next(it)
        print(item)
    except StopIteration:
        break

위 코드는 for item in data: 구문과 완전히 동일한 동작을 수행합니다.
단지 우리가 직접 iter()와 next()를 호출했을 뿐이죠.

이터레이터의 원리를 이해하면 for문을 더욱 유연하게 활용할 수 있으며, 반복의 흐름을 세밀하게 제어하는 코드도 작성할 수 있게 됩니다.

💡 커스텀 이터레이터 만들기

파이썬에서는 클래스를 통해 직접 이터레이터 객체를 구현할 수 있습니다.
이렇게 커스텀 이터레이터를 만들면 반복 구조를 자유롭게 설계할 수 있어, 특정 조건에 따라 데이터를 순회하는 기능을 구현할 수 있습니다.

기본적으로 이터레이터를 만들기 위해서는 클래스 내부에 __iter__()와 __next__() 메서드를 정의해야 하며,
__iter__()는 자기 자신을 반환하고, __next__()는 반복 시 반환할 값을 지정해야 합니다.

📌 1부터 N까지 출력하는 이터레이터

class CountUpTo:
    def __init__(self, max):
        self.max = max
        self.current = 1

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.current <= self.max:
            num = self.current
            self.current += 1
            return num
        else:
            raise StopIteration

for num in CountUpTo(3):
    print(num)

위 예제는 1부터 지정한 숫자까지 반복해 출력하는 커스텀 이터레이터입니다.
for문 안에서 일반 이터러블처럼 작동하며, 내부에서는 __iter__()와 __next__()가 자동 호출됩니다.

📌 반복 제어가 필요한 경우 활용

기본 반복문만으로는 처리하기 어려운 상황,
예를 들어 조건부 필터링, 제한된 횟수만 반복, 매번 계산되는 값 등의 경우 커스텀 이터레이터가 유용하게 쓰입니다.

또한 데이터 스트림 처리, 파일 읽기, 시뮬레이션, 알고리즘 테스트 등에서도 반복 상태를 직접 관리할 수 있다는 점에서 큰 장점이 됩니다.

❓ 자주 묻는 질문 (FAQ)