Краткий ответ

Если у класса нет метода iter, Python использует запасной протокол последовательности: вызывает getitem с целыми индексами, начиная с нуля. Обход продолжается, пока метод не выбросит IndexError; это исключение воспринимается как конец последовательности.

Исторический контекст

Протокол итераторов был добавлен как более общий способ последовательного обхода объектов, не требующий доступа по индексам. При этом в Python сохранилась поддержка старого протокола последовательностей, чтобы объекты с только getitem продолжали участвовать в итерации.

Такой fallback позволяет обходить некоторые старые или простые контейнеры без явной реализации iter, но он менее выразителен: Python предполагает индексацию от нуля и использует исключение для обозначения конца данных.

Постановка проблемы

Наличие getitem само по себе не означает, что объект логически является последовательностью. Метод может ожидать строковые ключи, поддерживать разреженные индексы или выбрасывать исключение, отличное от IndexError.

Если разработчик рассчитывает на fallback, но не соблюдает его правила, цикл может завершиться ошибкой, пропустить ожидаемую семантику контейнера или потенциально обращаться к индексам бесконечно долго.

Подробное решение

При выполнении for Python сначала получает итератор объекта. Если класс предоставляет iter, используется этот метод. В противном случае Python может построить итерацию через последовательностный протокол и последовательно обращаться к getitem(0), getitem(1) и так далее.

class Rows:
    def __init__(self):
        self.data = ["a", "b"]

    def __getitem__(self, index):
        return self.data[index]

for row in Rows():
    print(row)

Здесь после индексов 0 и 1 обращение с индексом 2 приводит к IndexError, выброшенному списком. Python перехватывает его как сигнал завершения обхода; исключение не выходит наружу из цикла.

Fallback применим только к целочисленной последовательной индексации, начинающейся с нуля. Если getitem выбросит KeyError, TypeError или другое исключение, оно обычно не трактуется как конец итерации и передаётся вызывающему коду.

Явный iter обычно предпочтительнее: он прямо выражает намерение объекта быть итерируемым, позволяет обходить данные без индексов и может реализовать специальную логику, например чтение из потока. Компромисс состоит в том, что реализация становится длиннее, а для простой индексируемой последовательности fallback может быть достаточным.

Ситуация из практики

В библиотеке был объект строк таблицы, у которого getitem предназначался для доступа по числовым индексам. Изначально это позволяло использовать объект в for без отдельного метода итерации.

Рассматривались два варианта. Можно было сохранить fallback и гарантировать, что индексы начинаются с нуля, а конец обозначается именно IndexError. Это требовало строгих ограничений на реализацию и делало поведение менее очевидным для пользователей.

Другой вариант — добавить явный iter, который возвращает элементы в требуемом порядке. Был выбран второй подход: он отделил семантику обхода от семантики произвольного индексного доступа и исключил зависимость от специальных значений индекса. В результате код контейнера стал предсказуемее, особенно после добавления фильтрации и ленивого получения строк.

Что кандидаты часто упускают

1. Что произойдёт, если getitem выбросит KeyError вместо IndexError?

Ответ: обход завершится исключением KeyError, а не нормально. Только IndexError при fallback-сценарии означает, что последовательность закончилась.

Это особенно важно для объектов, моделирующих отображения: отсутствие ключа в отображении обычно обозначается KeyError, но цикл for не должен интерпретировать его как конец последовательности. Для отображения лучше явно определить iter, задав, что именно обходить: ключи, значения или пары.

2. Обязательно ли наличие getitem для любого итерируемого объекта?

Ответ: нет. Современный основной протокол итерации состоит из iter, возвращающего итератор, и next у самого итератора. Такой объект может выдавать элементы из файла, генератора, сетевого источника или другого состояния, не поддерживающего индексацию.

Fallback через getitem — только совместимый запасной путь для последовательностей. Поэтому отсутствие getitem не мешает объекту быть корректно итерируемым, если у него есть подходящий iter.

3. Что произойдёт, если iter вернёт список, а не итератор?

Ответ: Python сочтёт реализацию некорректной и обычно выбросит TypeError. Метод iter обязан вернуть объект-итератор, то есть объект, у которого есть метод next и который возвращает самого себя из iter.

Список является итерируемым объектом, но не является итератором в этом смысле. Поэтому нужно вернуть итератор списка, например результат вызова его метода iter, либо реализовать отдельный объект с состоянием обхода.