上一篇编辑编辑着,发现,缩进出了问题。作为一个不是强迫症的人,实在是忍受不了同一级内容不同缩进方式的槽点,于是重开一篇吧。(万幸,这样的文章也只有我自己看。)
第四 基本语法
赋值语句,Lua可以对多个变量同时赋值,变量列表和值列表的各个元素用逗号分开,赋值语句右边的值会依次赋给左边的变量。
a, b = , *x <--> a=; b=*x
遇到赋值语句Lua会先计算右边所有的值然后再执行赋值操作,所以我们可以这样进行交换变量的值:
x, y = y, x -- swap 'x' for 'y'
a[i], a[j] = a[j], a[i] -- swap 'a[i]' for 'a[i]'
当变量个数和值的个数不一致时,Lua会一直以变量个数为基础采取以下策略:
a. 变量个数>值的个数按变量个数补足nil
b. 变量个数<值的个数多余的值会被忽略
控制结构语句
控制结构的条件表达式结果可以是任何值,Lua认为false和nil为假,其他值为真。
a、if语句,有三种形式:
if conditions then
then-part
end;
if conditions then
then-part
else
else-part
end;
if conditions then
then-part
elseif conditions then
elseif-part
.. --->多个elseif
else
else-part
end;
b、while语句:
while condition do
statements;
end;
c、repeat-until语句:
repeat
statements;
until conditions;
d、for语句有两大类:
第一,数值for循环:
for var=exp1,exp2,exp3 do
loop-part
end
有几点需要注意:
1. 三个表达式只会被计算一次,并且是在循环开始前。2、 控制变量var是局部变量自动被声明,并且只在循环内有效.
3、 循环过程中不要改变控制变量的值,那样做的结果是不可预知的。如果要退出循环,使用break语句。
第二,范型for循环:
前面已经见过一个例子:
-- print all values of array 'a'
for i,v in ipairs(a) do print(v) end
范型for遍历迭代子函数返回的每一个值。
再看一个遍历表key的例子:
-- print all keys of table 't'
for k in pairs(t) do print(k) end
范型for和数值for有两点相同:
1. 控制变量是局部变量
2. 不要修改控制变量的值
再看一个例子,假定有一个表:
days = {"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday",
"Thursday", "Friday", "Saturday"}
现在想把对应的名字转换成星期几,一个有效地解决问题的方式是构造一个反向表:
revDays = {["Sunday"] = , ["Monday"] = ,
["Tuesday"] = , ["Wednesday"] = ,
["Thursday"] = , ["Friday"] = ,
["Saturday"] = }
下面就可以很容易获取问题的答案了:
x = "Tuesday"
print(revDays[x]) -->
我们不需要手工,可以自动构*向表
revDays = {}
for i,v in ipairs(days) do
revDays[v] = i
end
e、break和return语句
break语句用来退出当前循环(for,repeat,while)。在循环外部不可以使用。
return用来从函数返回结果,当一个函数自然结束结尾会有一个默认的return。
Lua语法要求break和return只能出现在block的结尾一句(也就是说:作为chunk的最后一句,或者在end之前,或者else前,或者until前),例如:
local i =
while a[i] do
if a[i] == v then break end
i = i +
end 有时候为了调试或者其他目的需要在block的中间使用return或者break,可以显式的使用do..end来实现: function foo ()
return --<< SYNTAX ERROR
-- 'return' is the last statement in the next block
do return end -- OK
... -- statements not reached
end
f、大家可以看出来,Lua内没有提供continue和switch语句。continue语句,可以用ifelse来实现,就是符合条件的执行部分代码,不符合条件的就else不执行功能代码。
而,switch用if elseif else end这样的语句来实现的话,就会让人恶心的不行不行的了。其中,有一种实现方法,可以借鉴。
Switch语句的替代语法(所有替代方案中觉得最好,最简洁,最高效,最能体现Lua特点的一种方案)
action = {
[] = function (x) print(x) end,
[] = function (x) print( * x ) end,
["nop"] = function (x) print(math.random()) end,
["my name"] = function (x) print("fred") end,
}
while true do
key = getChar()
x = math.ramdon()
action[key](x)
end
第五 函数
函数有两种用途:1.完成指定的任务,这种情况下函数作为调用语句使用;2.计算并返回值,这种情况下函数作为赋值语句的表达式使用。
语法:
function func_name (arguments-list)
statements-list;
end;
调用函数的时候,如果参数列表为空,必须使用()表明是函数调用。Lua也提供了面向对象方式调用函数的语法,比如o:foo(x)与o.foo(o, x)是等价的。在面向对象内这个比较容易让人搞混,下文会提到。
Lua使用的函数可以是Lua编写也可以是其他语言编写,对于Lua程序员来说用什么语言实现的函数使用起来都一样。
Lua函数实参和形参的匹配与赋值语句类似,多余部分被忽略,缺少部分用nil补足。
function f(a, b) return a or b end
CALL PARAMETERS
f() a=, b=nil
f(, ) a=, b=
f(, , ) a=, b= ( is discarded)
a、返回多个结果值
Lua函数可以返回多个结果值,比如string.find,其返回匹配串“开始和结束的下标”(如果不存在匹配串返回nil)。
s, e = string.find("hello Lua users", "Lua")
print(s, e) --> Lua函数中,在return后列出要返回的值得列表即可返回多值,如: function maximum (a)
local mi = -- maximum index
local m = a[mi] -- maximum value
for i,val in ipairs(a) do
if val > m then
mi = i
m = val
end
end
return m, mi
end
print(maximum({,,,,})) -->
可以使用圆括号强制使调用返回一个值。一个return语句如果使用圆括号将返回值括起来也将导致返回一个值。
函数多值返回的特殊函数unpack,接受一个数组作为输入参数,返回数组的所有元素。unpack被用来实现范型调用机制,在C语言中可以使用函数指针调用可变的函数,可以声明参数可变的函数,但不能两者同时可变。在Lua中如果你想调用可变参数的可变函数只需要这样:
f(unpack(a))
unpack返回a所有的元素作为f()的参数
f = string.find
a = {"hello", "ll"}
print(f(unpack(a))) --> 预定义的unpack函数是用C语言实现的,我们也可以用Lua来完成: function unpack(t, i)
i = i or
if t[i] then
return t[i], unpack(t, i + )
end
end
b、可变参数
Lua将函数的参数放在一个叫arg的表中,除了参数以外,arg表中还有一个域n表示参数的个数。
例如,我们可以重写print函数:
printResult = ""
function print(...)
for i,v in ipairs(arg) do
printResult = printResult .. tostring(v) .. "\t"
end
printResult = printResult .. "\n"
end 有时候我们可能需要几个固定参数加上可变参数 function g (a, b, ...) end
CALL PARAMETERS
g() a=, b=nil, arg={n=}
g(, ) a=, b=, arg={n=}
g(, , , ) a=, b=, arg={, ; n=}
c、命名参数
lua的函数参数是和位置相关的,调用时实参会按顺序依次传给形参。当函数的参数很多的时候,用函数参数的传递方式很方便的。例如GUI库中创建窗体的函数有很多参数并且大部分参数是可选的,可以用下面这种方式:
w = Window {
x=, y=, width=, height=,
title = "Lua", background="blue",
border = true
} -- 注意这里是传入的表,而不是括号()
function Window (options)
-- check mandatory options
if type(options.title) ~= "string" then
error("no title")
elseif type(options.width) ~= "number" then
error("no width")
elseif type(options.height) ~= "number" then
error("no height")
end
-- everything else is optional
_Window(options.title,
options.x or , -- default value
options.y or , -- default value
options.width, options.height,
options.background or "white", -- default
options.border -- default is false (nil)
)
end
D、函数更深一层
Lua中的函数是带有词法定界(lexical scoping)的第一类值(first-class values)。
第一类值指:在Lua中函数和其他值(数值、字符串)一样,函数可以被存放在变量中,也可以存放在表中,可以作为函数的参数,还可以作为函数的返回值。
词法定界指:被嵌套的函数可以访问他外部函数中的变量。这一特性给Lua提供了强大的编程能力。
Lua中关于函数稍微难以理解的是函数也可以没有名字,匿名的。当我们提到函数名(比如print),实际上是说一个指向函数的变量,像持有其他类型值的变量一样:
a = {p = print}
a.p("Hello World") --> Hello World
print = math.sin -- `print' now refers to the sine function
a.p(print()) --> 0.841470
sin = a.p -- `sin' now refers to the print function
sin(, ) -->
函数定义实际上是一个赋值语句,将类型为function的变量赋给一个变量。我们使用function (x) ... end来定义一个函数和使用{}创建一个表一样。
foo = function (x) return *x end 原本函数是上面这种,但是可以利用Lua提供的“语法上的甜头”(syntactic sugar),用下面这种写法进行替代 function foo (x) return *x end
以其他函数作为参数的函数在Lua中被称作高级函数,高级函数在Lua中并没有特权,只是Lua把函数当作第一类函数处理的一个简单的结果。
table标准库提供一个排序函数,接受一个表作为输入参数并且排序表中的元素。这个函数必须能够对不同类型的值(字符串或者数值)按升序或者降序进行排序。Lua不是尽可能多地提供参数来满足这些情况的需要,而是接受一个排序函数作为参数(类似C++的函数对象),排序函数接受两个排序元素作为输入参数,并且返回两者的大小关系,例如:
network = {
{name = "grauna", IP = "210.26.30.34"},
{name = "arraial", IP = "210.26.30.23"},
{name = "lua", IP = "210.26.23.12"},
{name = "derain", IP = "210.26.23.20"},
} table.sort(network, function (a,b)
return (a.name > b.name)
end)
值得注意的是,Lua在进行排序时,对不稳定排序可能会抛出错误哦。这个问题,在本博客的另一篇中有提到。
i、闭包
当一个函数内部嵌套另一个函数定义时,内部的函数体可以访问外部的函数的局部变量,这种特征我们称作词法定界。虽然这看起来很清楚,事实并非如此,词法定界加上第一类函数在编程语言里是一个功能强大的概念,很少语言提供这种支持。
下面看一个简单的例子,假定有一个学生姓名的列表和一个学生名和成绩对应的表;现在想根据学生的成绩从高到低对学生进行排序,可以这样做:
names = {"Peter", "Paul", "Mary"}
grades = {Mary = , Paul = , Peter = }
table.sort(names, function (n1, n2)
return grades[n1] > grades[n2] -- compare the grades
end)
假定创建一个函数实现此功能:
function sortbygrade (names, grades)
table.sort(names, function (n1, n2)
return grades[n1] > grades[n2] -- compare the grades
end)
end
例子中包含在sortbygrade函数内部的sort中的匿名函数可以访问sortbygrade的参数grades,在匿名函数内部grades不是全局变量也不是局部变量,我们称作外部的局部变量(external local variable)或者upvalue。(upvalue意思有些误导,然而在Lua中他的存在有历史的根源,还有他比起external local variable简短)。
看下面的代码:
function newCounter()
local i =
return function() -- anonymous function
i = i +
return i
end
end
c1 = newCounter()
print(c1()) --> 1
print(c1()) --> 2
匿名函数使用upvalue i保存他的计数,当我们调用匿名函数的时候i已经超出了作用范围,因为创建i的函数newCounter已经返回了。然而Lua用闭包的思想正确处理了这种情况。简单的说闭包是一个函数加上它可以正确访问的upvalues。如果我们再次调用newCounter,将创建一个新的局部变量i,因此我们得到了一个作用在新的变量i上的新闭包。
c2 = newCounter()
print(c2()) --> 1
print(c1()) --> 3
print(c2()) --> 2
c1、c2是建立在同一个函数上,但作用在同一个局部变量的不同实例上的两个不同的闭包。
技术上来讲,闭包指值而不是指函数,函数仅仅是闭包的一个原型声明;尽管如此,在不会导致混淆的情况下我们继续使用术语函数代指闭包。
闭包在上下文环境中提供很有用的功能,如前面我们见到的可以作为高级函数(sort)的参数;作为函数嵌套的函数(newCounter)。这一机制使得我们可以在Lua的函数世界里组合出奇幻的编程技术。闭包也可用在回调函数中,比如在GUI环境中你需要创建一系列button,但用户按下button时回调函数被调用,可能不同的按钮被按下时需要处理的任务有点区别。具体来讲,一个十进制计算器需要10个相似的按钮,每个按钮对应一个数字,可以使用下面的函数创建他们:
function digitButton (digit)
return Button{ label = digit,
action = function ()
add_to_display(digit)
end
} end
这个例子中我们假定Button是一个用来创建新按钮的工具, label是按钮的标签,action是按钮被按下时调用的回调函数。(实际上是一个闭包,因为他访问upvalue digit)。digitButton完成任务返回后,局部变量digit超出范围,回调函数仍然可以被调用并且可以访问局部变量digit。
ii、非全局函数
当我们将函数保存在一个局部变量内时,我们得到一个局部函数,也就是说局部函数像局部变量一样在一定范围内有效。下面是声明局部函数的两种方式:
local f = function (...)
...
end
local g = function (...)
...
f() -- external local `f' is visible here
...
end
local function f (...)
...
end
有一点需要注意的是在声明递归局部函数的方式:
local fact = function (n)
if n == then
return
else
return n*fact(n-) -- buggy
end
end
上面这种方式导致Lua编译时遇到fact(n-1)并不知道他是局部函数fact,Lua会去查找是否有这样的全局函数fact。为了解决这个问题我们必须在定义函数以前先声明:
local fact
fact = function (n)
if n == then
return
else
return n*fact(n-)
end
end
iii、正确的尾调用
Lua中函数的另一个有趣的特征是可以正确的处理尾调用(proper tail recursion,一些书使用术语“尾递归”,虽然并未涉及到递归的概念)。
尾调用是一种类似在函数结尾的goto调用,当函数最后一个动作是调用另外一个函数时,我们称这种调用尾调用。例如:
function f(x)
return g(x)
end
Lua中类似return g(...)这种格式的调用是尾调用。但是g和g的参数都可以是复杂表达式,因为Lua会在调用之前计算表达式的值。例如下面的调用是尾调用:
return x[i].foo(x[j] + a*b, i + j)
而下面的就不是尾调用
function f (x)
g(x)
return
end return g(x) + -- must do the addition
return x or g(x) -- must adjust to 1 result
return (g(x)) -- must adjust to 1 result
可以将尾调用理解成一种goto,在状态机的编程领域尾调用是非常有用的。状态机的应用要求函数记住每一个状态,改变状态只需要goto(or call)一个特定的函数。
我们考虑一个迷宫游戏作为例子:迷宫有很多个房间,每个房间有东西南北四个门,每一步输入一个移动的方向,如果该方向存在即到达该方向对应的房间,否则程序打印警告信息。目标是:从开始的房间到达目的房间。
这个迷宫游戏是典型的状态机,每个当前的房间是一个状态。我们可以对每个房间写一个函数实现这个迷宫游戏,我们使用尾调用从一个房间移动到另外一个房间。一个四个房间的迷宫代码如下:
function room1 ()
local move = io.read()
if move == "south" then
return room3()
elseif move == "east" then
return room2()
else
print("invalid move")
return room1() -- stay in the same room
end
end
function room2 ()
local move = io.read()
if move == "south" then
return room4()
elseif move == "west" then
return room1()
else
print("invalid move")
return room2()
end
end
function room3 ()
local move = io.read()
if move == "north" then
return room1()
elseif move == "east" then
return room4()
else
print("invalid move")
return room3()
end
end
function room4 ()
print("congratilations!")
end
我们可以调用room1()开始这个游戏。
如果没有正确的尾调用,每次移动都要创建一个栈,多次移动后可能导致栈溢出。但正确的尾调用可以无限制的尾调用,因为每次尾调用只是一个goto到另外一个函数并不是传统的函数调用。