Lua语言基础汇总(1) -- 类型与值
基础介绍
Lua是一种动态类型的语言。在语言中没有类型定义的语法,每个值都带有其自身的类型信息。在Lua中有8种基本类型,分别是:
nil(空)类型
boolean(布尔)类型
number(数字)类型
string(字符串)类型
userdata(自定义类型)
function(函数)类型
thread(线程)类型
table(表)类型
以上是Lua中的8中基本类型,我们可以使用type函数,判断一个值得类型,type函数返回一个对应类型的字符串描述。例如:
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nil(空)
nil是一种类型,它只有一个值nil。一个全局变量在第一次赋值前的默认值就是nil,将nil赋予一个全局变量等同于删除它。Lua将nil用于表示一种“无效值”的情况,即没有任何有效值得情况。
boolean(布尔)
boolean类型有两个可选值:false和true。一定需要注意的是,在Lua中只有false和nil是“假”的,而除此之外的都是“真”,这和其它语言有所区别的。我之前有一个同事,就吃过这个亏。
number(数字)
number类型用于表示双精度浮点数。Lua没有整数类型,而Lua中的数字可以表示任何32位整数。
string(字符串)
Lua
中的字符串通常表示“一个字符序列”。Lua完全采用8位编码。Lua的字符串是不可变的值。不能像C语言中那样直接修改字符串的某个字符,而是应该根据
修改要求来创建一个新的字符串。Lua的字符串和其它对象都是自动内存管理机制所管理的对象,不需要担心字符串的内存分配和释放。在Lua中,字符串可以
高效的处理长字符串。当字符串是多行存在时,可以使用“[[]]”符号来界定一个多行字符串,同时,Lua不会解释其中的转义序列。例如:
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table(表)
table类型实现了关联数组,关联数组是一种具有特殊索引方式的数组;不仅可以通过整数来索引它,还可以使用字符串或其它类型的值(除了nil)来索引它。此外,table没有固定的大小,可以动态得添加任意数量的元素到一个table中。
在Lua中,table既不是“值”,也不是“变量”,而是对象。可以将table想象成一种动态分配的对象,程序中仅仅有一个队它们的引用(指针)。table的创建是通过“构造表达式”完成的,最简单的构造表达式就是{}。
table永远是匿名的,一个引用table的变量与table自身之间没有固定的关联性,例如以下代码:
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当对一个table的引用为0时,Lua的垃圾收集器最终会删除该table,并释放它所占用的内存空间。当table的某个元素没有初始化时,它的内容就是nil;另外还可以像全局变量一样,将nil赋予table的某个元素来删除该元素。
在Lua中,对于a["name"]这种形式的写法提供了一种更简便的写法,可以直接输入a.name。先看看以下代码:
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这种写法本身提供了简便性,但是有的时候,却给程序员带来了困惑;我就常常会把a.x和a[x]搞错,a.x表示a["x"],表示以字符串”x”来索引table;而a[x]是以变量x的值来索引table。通过下面这段代码,来看看它们之间的区别:
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在Lua 5.1中,长度操作符“#”用于返回一个数组或线性表的最后一个索引值。在实际项目中,我们经常使用该操作符来获取数组或线性表的长度。但是使用该操作符是存在陷阱的,比如下面一段代码:
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这该输出多少呢?
在
Lua中,对于所有未初始化的元素的索引结果都是nil。Lua将nil作为界定数组结尾的标志。当一个数组有“空隙”时,即中间含有nil时,长度操作
符会认为这些nil元素就是结尾标记。因为a[1] =
nil,所以,对于上述代码的输出应该是0。所以,在处理table的时候,需要考虑这个问题。那么对于含有nil的table,如何获取它的长度呢?我
们可以使用table.maxn,它将返回一个table的最大正索引数,如下所示:
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function(函数)
在
Lua中,函数被当做值来对待,这表示函数可以存储在变量中,可以通过参数传递给其它函数,还可以作为其它函数的返回值。Lua既可以调用自身Lua语言
编写的函数,又可以调用以C语言编写的函数。Lua所有的标准库都是用C语言写的。我在之后,还会详细的总结Lua中的函数的。在这里就说这么多。
userdata(自定义类型)和thread(线程)
userdata用于表示一种由应用程序或C语言库所创建的新类型。由于userdata类型可以将任意的C语言数据存储到Lua变量中。在Lua中,这种类型没有太多的预定义操作,只能进行赋值和相等性测试。
thread主要用于“协同程序”。
Lua语言基础汇总(2) -- 表达式
算术操作符
Lua支持常规的算术操作符有:”+”(加法),”-”(减法),”*”(乘法),”/”(除法),”^”(指数),”%”(取模),一元的”-”(负号)。所有的这些操作符都用于实数。例如:x^0.5将计算x的平方根,x^3将计算x的3次方。
关系操作符
Lua提供的关系操作符有:”<”,”>”,”<=”,”>=”,”==”,”~=”;所有这些操作符的运算结果都是true或false。
操作符==用于相等性测试,操作符~=用于不等性测试。这两个操作符可以应用于任意两个值。如果两个值具有不同的类型,Lua就认为它们是不相等的;特别需要说明的是,nil只与其自身相等。
对于table、userdata和函数,Lua是作引用比较的。也就是说,只有当它们引用同一个对象时,才认为它们相等。
逻辑操作符
Lua 提供的逻辑操作符有and、or和not。与条件控制语句一样,所有的逻辑操作符将false和nil视为假,而将其它的任何东西视为真。对于操作符 and来说,如果它的第一个操作数为假,就返回第一个操作数;不然就返回第二个操作数。对于操作符or来说,如果它的第一个操作数为真,就返回第一个操作 数;不然就返回第二个操作数。这里和C++等语言是存在区别的,Lua的逻辑操作符并不是简单的返回true或false,而是返回操作数的值。例如以下 代码:
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and和or都使用“短路求值”,也就是说,它们只会在需要时才去评估第二个操作数。
字符串连接
要在Lua中连接两个字符串,可以使用操作符“..”(两个点)。如果其任意一个操作数是数字的话,Lua会将这个数字转换成一个字符串。在Lua中,字符串是不可变的值,连接操作符只会创建一个新字符串,而不会对其原操作数进行任何修改。
table构造式
构造式是用于创建和初始化table的表达式。最简单的构造式就是一个空构造式{},用于创建一个空table。构造式还可以用于初始化数组,数组的下标从1开始。例如:
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Lua还提供了一种特殊的语法用于初始化table:
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除此之外,Lua还提供了一种更通用的格式,这种格式允许在方括号之间,显式地用一个表达式来初始化索引值,例如:
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比如local tb1 = {x=10, y=20}这种构造方式,其实是和local tb1 = {["x"] = 10, ["y"] = 20}是等价的。在实际编程中,这两种构造式,都可以替换的用。
Lua语言基础汇总(3) -- 语句
赋值
赋值的基本含义是修改一个变量或一个table中字段的值,这个和其它语言没有多少区别,但是对于Lua,有一个特性,它允许“多重赋值”,也就是一下子将多个值赋予多个变量,例如以下代码:
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在多重赋值中,Lua先对等号右边的所有元素求值,然后才执行赋值,例如以下用法,可以非常简便的交换两个元素的值:
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Lua总是会将等号右边值得个数调整到与左边变量的个数相一致,规则是:如果值得个数少于变量的个数,那么多余的变量会被赋为nil;如果值得个数更多的话,那么多余的值会被忽略掉。
局部变量与块
相对于全局变量,Lua同时也提供了局部变量。通过local语句来创建局部变量:
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在Lua中,局部变量也是有作用范围的,也就是说,出了局部变量的作用范围,局部变量就会失去作用,这个和C++等高级语言是一样的道理。我们在编程的过程中,也可以使用do…end来显示的声明一个块,例如以下代码:
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至于使用局部变量和全局变量,关系到编程风格和实际需要,这里不做多说。
控制结构
几
乎所有的语言都有控制结构,同样,对于Lua的控制结构是非常简单的。Lua提供了用于条件执行的if,循环的while、repeat和for。所有的
控制结构都有一个显式的终止符:if、for和while以end作为结尾,repeat以until作为结尾。特别注意,在Lua中是不支持
switch结构的。
if then else
if语句先测试其条件,然后根据测试结果执行then部分或者else部分,else部分是可选的。如果要编写嵌套的if,可以使用elseif,下面通过代码示例来说明if的使用。
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while
Lua中的while与其它语言是一样的,示例代码如下:
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repeat
repeat就好比C++中的do…while结构,循环体至少会执行一次。repeat-until语句重复执行其循环体直到条件为真时结束。
在Lua中有两种for语句的形式:数字型for和泛型for
数字型for
数字型for的语法如下:
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var从exp1变化到exp2,每次变化都以exp3作为步长进行递增,并执行一次do…end之间的代码。第三个表达式exp3是可选的,若不指定的话,Lua会将步长默认为1。例如以下代码:
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在使用for时,需要注意以下两点:
1.for的exp1,exp2和exp3,这三个表达式是在循环开始前一次性求值得;并不会每次循环都进行求值;
2.控制变量var会被自动的声明为for语句的局部变量,并且仅在循环体内可见。
泛型for
泛
型for循环通过一个迭代器函数来遍历所有值。在Lua的基础库中提供了ipairs,这是一个用于遍历数组的迭代器函数。从外观上看泛型for比较简
单,但其实它是非常强大的。通过不同的迭代器,几乎可以遍历所有的东西。标准库提供了几种迭代器,包括用于迭代文件中每行的io.lines、迭代
table元素的pairs、迭代数组元素的ipairs和迭代字符串中单词的string.gmatch等。当然了,我们也可以编写自己的迭代器,在以
后的文章中,我会总结如何编写迭代器的。
break与return
break和return语句用于跳出当前的块。这里的break、return和C++等语言是一样的。break语句用于结束一个循环,return语句用于从一个函数中返回结果。
Lua语言基础汇总(4) -- 函数
Lua中的函数和C++中的函数的含义是一致的,Lua中的函数格式如下:
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在调用函数时,也需要将对应的参数放在一对圆括号中,即使调用函数时没有参数,也必须写出一对空括号。对于这个规则只有一种特殊的例外情况:一个函数若只有一个参数,并且此参数是一个字符串或table构造式,那么圆括号便可以省略掉。看以下代码:
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上面代码的一些简便写法,如果不熟悉的话,在阅读别人的代码时,就会是一头雾水。
一
个函数定义具有一个名称、一系列的参数和一个函数体。函数定义时,所定义的参数的使用方式与局部变量非常相似,它们是由调用函数时的“实际参数”初始化
的。调用函数时提供的实参数量可以与形参数量不同。Lua会自动调整实参的数量,以匹配参数表的要求,若“实参多余形参,则舍弃多余的实参;若实参不足,
则多余的形参初始化为nil”。这个与接下来要介绍的多重返回值非常相似。
多重返回值
这个应该是Lua的一个特征吧。允许函数返回多个结果,只需要在return关键字后列出所有的返回值即可。以下根据带来来说明情况:
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变长参数
在C语言中,函数可以接受不同数量的实参,Lua中的函数也可以接受不同数量的实参,例如以下代码:
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参
数表中的3个点(…)表示该函数可接受不同数量的实参。当这个函数被调用时,它的所有参数都会被收集到一起。这部分收集起来的实参称为这个函数的“变长参
数”。一个函数要访问它的变长参数时,仍需要用到3个点(…)。但不同的是,此时这3个点是作为一个表达式来使用的。在上例中,表达式{…}表示一个由所
有变长参数构成的数组。在C语言中使用变长参数需要注意的问题,在Lua中同样需要注意。
通常一个函数在遍历其变长
参数时只需要使用表达式{…},这就像访问一个table一样,访问所有的变长参数。然而在某些特殊的情况下,变长参数中可能会包含一些故意传入的
nil,那么此时就需要用select来访问变长参数了。调用select时,必须传入一个固定实参selector和一系列变长参数。如果
selector为数字n,那么select返回它的第n个可变实参;否则selector只能为字符串“#”,这样select会返回变长参数的总数,
请看以下代码:
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select(‘#’,
…)会返回所有变长参数的总数,其中包括nil(还记得table.maxn么?)对于Lua
5.0版本来说,变长参数则有另外一套机制。声明函数的语法是一样的,也是将3个点作为最后一个参数。但Lua
5.0没有提供“…”表达式。而是通过一个隐含的局部table变量“arg”来接受所有的变长参数。这个table还有一个名为“n”的字段,用来记录
变长参数的总数,例如以下代码:
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这套旧机制的缺点在于,每当程序调用了一个具有变长参数的函数时,都会创建一个新的table。而在新机制中,只有在需要时才会去创建这个用于变长参数访问的table。这里只是对这个方法进行简单介绍,别在阅读别人的代码时,看不懂!!!
深入讨论函数
在
Lua中,函数与其它传统类型的值具有相同的权利。函数可以存储到变量或table中,也可以作为实参传递给其它函数,还可以作为其它函数的返回值。在
Lua中有一个容易混淆的概念是,函数与所有其它值一样都是匿名的,即它们都没有名称。当讨论一个函数名时,实际上是在讨论一个持有某函数的变量,例如以
下代码:
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实际上,一个函数定义实际就是一条语句(更准确地说是一条赋值语句),这条语句创建了一种类型为“函数”的值,并将这个值赋予一个变量。由于函数在Lua中就是一个普通的值,所以不仅可以将其存储在全局变量中,还可以存储在局部变量甚至table的字段中。
内嵌函数
若将一个函数写在另一个函数之内,那么这个位于内部的函数便可以访问外部函数中的局部变量,这个特征叫做“词法域”。我们来看看下面一段有趣的代码:
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如
果你很明白上面的输出,很明白上面的代码,那么闭合函数这一小节就不需要阅读了。在上述代码中,有一个变量i,对于函数newCounter来说,i是一
个局部变量,但是对于匿名函数来说,当它访问这个i时,i既不是全局变量,也不是局部变量,对于我们来说,我们称这样的变量为一个“非局部的变量”。下面
这段代码也是同样的道理:
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匿
名函数访问了一个“非局部的变量”i,该变量用于保持一个计数器。乍一看,由于创建变量i的函数,也就是newCounter已经返回,所以之后每次调用
匿名函数时,i都应该是已经超出了作用范围。但是,Lua会以closure的概念来正确地处理这种情况。在这里简单的讲,一个closure就是一个函
数加上该函数所需访问的所有“非局部的变量”。如果再次调用newCounter,那么它会创建一个新的局部变量i,从而将得到一个新的closure。
在后续的总结中,我会专门总结一篇关于Lua中的闭包的博文,敬请期待。
非全局的函数
由于函数和普通变量一样,所以函数不仅可以存储在全局变量中,还可以存储在table的字段中,或局部变量中。我们可以把函数存在一个table中,比如以下代码:
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只要将一个函数存储在一个局部变量中,就得到了一个“局部函数”,也就是说这个函数只能在某个特定的作用域内才有效。我们可以这样定义一个局部的函数:
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有的时候,我们需要进行函数的前置声明,比如以下代码:
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总结
这篇博文对Lua中的函数进行了大体上的总结,至少看完这篇博文,你会使用Lua写函数了,会使用Lua中的函数了。但是对于比较深的东西,这里没有总结,比如“闭包”。我会专门写一篇关于Lua中的闭包的文章。
赋值
赋值的基本含义是修改一个变量或一个table中字段的值,这个和其它语言没有多少区别,但是对于Lua,有一个特性,它允许“多重赋值”,也就是一下子将多个值赋予多个变量,例如以下代码:
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在多重赋值中,Lua先对等号右边的所有元素求值,然后才执行赋值,例如以下用法,可以非常简便的交换两个元素的值:
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Lua总是会将等号右边值得个数调整到与左边变量的个数相一致,规则是:如果值得个数少于变量的个数,那么多余的变量会被赋为nil;如果值得个数更多的话,那么多余的值会被忽略掉。
局部变量与块
相对于全局变量,Lua同时也提供了局部变量。通过local语句来创建局部变量:
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在Lua中,局部变量也是有作用范围的,也就是说,出了局部变量的作用范围,局部变量就会失去作用,这个和C++等高级语言是一样的道理。我们在编程的过程中,也可以使用do…end来显示的声明一个块,例如以下代码:
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至于使用局部变量和全局变量,关系到编程风格和实际需要,这里不做多说。
控制结构
几
乎所有的语言都有控制结构,同样,对于Lua的控制结构是非常简单的。Lua提供了用于条件执行的if,循环的while、repeat和for。所有的
控制结构都有一个显式的终止符:if、for和while以end作为结尾,repeat以until作为结尾。特别注意,在Lua中是不支持
switch结构的。
if then else
if语句先测试其条件,然后根据测试结果执行then部分或者else部分,else部分是可选的。如果要编写嵌套的if,可以使用elseif,下面通过代码示例来说明if的使用。
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while
Lua中的while与其它语言是一样的,示例代码如下:
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repeat
repeat就好比C++中的do…while结构,循环体至少会执行一次。repeat-until语句重复执行其循环体直到条件为真时结束。
在Lua中有两种for语句的形式:数字型for和泛型for
数字型for
数字型for的语法如下:
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var从exp1变化到exp2,每次变化都以exp3作为步长进行递增,并执行一次do…end之间的代码。第三个表达式exp3是可选的,若不指定的话,Lua会将步长默认为1。例如以下代码:
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在使用for时,需要注意以下两点:
1.for的exp1,exp2和exp3,这三个表达式是在循环开始前一次性求值得;并不会每次循环都进行求值;
2.控制变量var会被自动的声明为for语句的局部变量,并且仅在循环体内可见。
泛型for
泛
型for循环通过一个迭代器函数来遍历所有值。在Lua的基础库中提供了ipairs,这是一个用于遍历数组的迭代器函数。从外观上看泛型for比较简
单,但其实它是非常强大的。通过不同的迭代器,几乎可以遍历所有的东西。标准库提供了几种迭代器,包括用于迭代文件中每行的io.lines、迭代
table元素的pairs、迭代数组元素的ipairs和迭代字符串中单词的string.gmatch等。当然了,我们也可以编写自己的迭代器,在以
后的文章中,我会总结如何编写迭代器的。
break与return
break和return语句用于跳出当前的块。这里的break、return和C++等语言是一样的。break语句用于结束一个循环,return语句用于从一个函数中返回结果。