参考:Lua 教程 | 菜鸟教程 (runoob.com)

前言

Lua 是一种轻量小巧的脚本语言,用标准C语言编写并以源代码形式开放, 其设计目的是为了嵌入应用程序中,从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

Lua 是巴西里约热内卢天主教大学(Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro)里的一个研究小组于 1993 年开发的,该小组成员有:Roberto Ierusalimschy、Waldemar Celes 和 Luiz Henrique de Figueiredo。

设计目的

其设计目的是为了嵌入应用程序中,从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

Lua 特性

  • 轻量级: 它用标准C语言编写并以源代码形式开放,编译后仅仅一百余K,可以很方便的嵌入别的程序里。

  • 可扩展: Lua提供了非常易于使用的扩展接口和机制:由宿主语言(通常是C或C++)提供这些功能,Lua可以使用它们,就像是本来就内置的功能一样。

  • 其它特性:

    • 支持面向过程(procedure-oriented)编程和函数式编程(functional programming);

    • 自动内存管理;只提供了一种通用类型的表(table),用它可以实现数组,哈希表,集合,对象;

    • 语言内置模式匹配;闭包(closure);函数也可以看做一个值;提供多线程(协同进程,并非操作系统所支持的线程)支持;

    • 通过闭包和table可以很方便地支持面向对象编程所需要的一些关键机制,比如数据抽象,虚函数,继承和重载等。

Lua 应用场景

  • 游戏开发(饥荒mod)

  • 独立应用脚本

  • Web 应用脚本

  • 扩展和数据库插件如:MySQL Proxy 和 MySQL WorkBench

  • 安全系统,如入侵检测系统

Lua 环境安装

Linux 系统上安装

Linux & Mac上安装 Lua 安装非常简单,只需要下载源码包并在终端解压编译即可,本文使用了5.3.0版本进行安装:

curl -R -O http://www.lua.org/ftp/lua-5.3.0.tar.gz
tar zxf lua-5.3.0.tar.gz
cd lua-5.3.0
make linux test
make install


Mac OS X 系统上安装

curl -R -O http://www.lua.org/ftp/lua-5.3.0.tar.gz
tar zxf lua-5.3.0.tar.gz
cd lua-5.3.0
make macosx test
make install

接下来我们创建一个 HelloWorld.lua 文件,代码如下:

print("Hello World!")

执行以下命令:

$ lua HelloWorld.lua

输出结果为:

Hello World!

Window 系统上安装 Lua

window 下你可以使用一个叫 "SciTE" 的 IDE环 境来执行 lua 程序

不过版本过旧,不推荐使用

下载地址为:

安装后完成可以弹出一个简单直观的引导程序,包含了lua的基本语法

双击安装后即可在该环境下编写 Lua 程序并运行。

或者参考官方的流程

前往Lua Binaries Download (sourceforge.net)选择适合自己系统的版本解压

打开lua54.exe即可

语法

交互式编程

Lua的语法很简单

例如在命令行中,输入以下命令:

> print("Hello World!")

接着我们按下回车键,输出结果如下:

> print("Hello World!")
Hello World!

脚本式编程

Lua的脚本后缀为.lua

注释

单行注释

两个减号是单行注释:

--

多行注释

--[[
 多行注释
 多行注释
 --]]

关键词

以下列出了 Lua 的保留关键词。保留关键字不能作为常量或变量或其他用户自定义标示符:

and

break

do

else

elseif

end

false

for

function

if

in

local

nil

not

or

repeat

return

then

true

until

while

goto

一般约定,以下划线开头连接一串大写字母的名字(比如 _VERSION)被保留用于 Lua 内部全局变量。

全局变量

在默认情况下,变量总是认为是全局的。

全局变量不需要声明,给一个变量赋值后即创建了这个全局变量,访问一个没有初始化的全局变量也不会出错,只不过得到的结果是:nil。

> print(b)
nil
> b=10
> print(b)
10
>

如果你想删除一个全局变量,只需要将变量赋值为nil。

>b = nil
>print(b)
nil

这样变量b就好像从没被使用过一样。换句话说, 当且仅当一个变量不等于nil时,这个变量即存在。

Lua 数据类型

Lua 是动态类型语言,变量不要类型定义,只需要为变量赋值。 值可以存储在变量中,作为参数传递或结果返回。

Lua 中有 8 个基本类型分别为:nil、boolean、number、string、userdata、function、thread 和 table。

数据类型

描述

nil

这个最简单,只有值nil属于该类,表示一个无效值(在条件表达式中相当于false)。

boolean

包含两个值:false和true。

number

表示双精度类型的实浮点数

string

字符串由一对双引号或单引号来表示

function

由 C 或 Lua 编写的函数

userdata

表示任意存储在变量中的C数据结构

thread

表示执行的独立线路,用于执行协同程序

table

Lua 中的表(table)其实是一个"关联数组"(associative arrays),数组的索引可以是数字、字符串或表类型。在 Lua 里,table 的创建是通过"构造表达式"来完成,最简单构造表达式是{},用来创建一个空表。

我们可以使用 type 函数测试给定变量或者值的类型:

print(type("Hello world"))      --> string
print(type(10.4*3))             --> number
print(type(print))              --> function
print(type(type))               --> function
print(type(true))               --> boolean
print(type(nil))                --> nil
print(type(type(X)))            --> string

nil(空)

nil 类型表示一种没有任何有效值,它只有一个值 -- nil,例如打印一个没有赋值的变量,便会输出一个 nil 值:

> print(type(a))
nil
>

对于全局变量和 table,nil 还有一个"删除"作用,给全局变量或者 table 表里的变量赋一个 nil 值,等同于把它们删掉

nil 作比较时应该加上双引号 ":

> type(X)
nil
> type(X)==nil
false
> type(X)=="nil"
true
>

type(X)==nil 结果为 false 的原因是 type(X) 实质是返回的 "nil" 字符串,是一个 string 类型:

type(type(X))==string

boolean(布尔)

boolean 类型只有两个可选值:true(真) 和 false(假),Lua 把 false 和 nil 看作是 false,其他的都为 true,数字 0 也是 true:

number(数字)

Lua 默认只有一种 number 类型 -- double(双精度)类型(默认类型可以修改 luaconf.h 里的定义),以下几种写法都被看作是 number 类型:

string(字符串)

字符串由一对双引号或单引号来表示。

string1 = "this is string1"
string2 = 'this is string2'

也可以用 2 个方括号 "[[]]" 来表示"一块"字符串。

在对一个数字字符串上进行算术操作时,Lua 会尝试将这个数字字符串转成一个数字:

> print("2" + 6)
8.0
> print("2" + "6")
8.0
> print("2 + 6")
2 + 6
> print("-2e2" * "6")
-1200.0
> print("error" + 1)
stdin:1: attempt to perform arithmetic on a string value
stack traceback:
        stdin:1: in main chunk
        [C]: in ?
>

以上代码中"error" + 1执行报错了,字符串连接使用的是 .. ,如:

> print("a" .. 'b')
ab
> print(157 .. 428)
157428
> 

使用 # 来计算字符串的长度,放在字符串前面

table(表)

在 Lua 里,table 的创建是通过"构造表达式"来完成,最简单构造表达式是{},用来创建一个空表。也可以在表里添加一些数据,直接初始化表

-- 创建一个空的 table
local tbl1 = {}
 
-- 直接初始表
local tbl2 = {"apple", "pear", "orange", "grape"}

Lua 中的表(table)其实是一个"关联数组"(associative arrays),数组的索引可以是数字或者是字符串。

不同于其他语言的数组把 0 作为数组的初始索引,在 Lua 里表的默认初始索引一般以 1 开始。

table 不会固定长度大小,有新数据添加时 table 长度会自动增长,没初始的 table 都是 nil。

function(函数)

在 Lua 中,函数是被看作是"第一类值(First-Class Value)",函数可以存在变量里:

-- function_test.lua 脚本文件
function factorial1(n)
    if n == 0 then
        return 1
    else
        return n * factorial1(n - 1)
    end
end
print(factorial1(5))
factorial2 = factorial1
print(factorial2(5))

脚本执行结果为:

$ lua function_test.lua 
120
120

function 可以以匿名函数(anonymous function)的方式通过参数传递:

-- function_test2.lua 脚本文件
function testFun(tab,fun)
        for k ,v in pairs(tab) do
                print(fun(k,v));
        end
end


tab={key1="val1",key2="val2"};
testFun(tab,
function(key,val)--匿名函数
        return key.."="..val;
end
);

脚本执行结果为:

$ lua function_test2.lua 
key1=val1
key2=val2

thread(线程)

在 Lua 里,最主要的线程是协同程序(coroutine)。它跟线程(thread)差不多,拥有自己独立的栈、局部变量和指令指针,可以跟其他协同程序共享全局变量和其他大部分东西。

线程跟协程的区别:线程可以同时多个运行,而协程任意时刻只能运行一个,并且处于运行状态的协程只有被挂起(suspend)时才会暂停。

userdata(自定义类型)

userdata 是一种用户自定义数据,用于表示一种由应用程序或 C/C++ 语言库所创建的类型,可以将任意 C/C++ 的任意数据类型的数据(通常是 struct 和 指针)存储到 Lua 变量中调用。

Lua 变量

Lua 变量有三种类型:全局变量、局部变量、表中的域。

Lua 中的变量全是全局变量,哪怕是语句块或是函数里,除非用 local 显式声明为局部变量。

局部变量的作用域为从声明位置开始到所在语句块结束。

变量的默认值均为 nil。

应该尽可能的使用局部变量,有两个好处:

  • 1. 避免命名冲突。

  • 2. 访问局部变量的速度比全局变量更快。

索引

对 table 的索引使用方括号 []。Lua 也提供了 . 操作。

t[i]
t.i                 -- 当索引为字符串类型时的一种简化写法
gettable_event(t,i) -- 采用索引访问本质上是一个类似这样的函数调用
> site = {}
> site["key"] = "www"
> print(site["key"])
www
> print(site.key)
www

Lua 循环

循环语句是由循环体及循环的终止条件两部分组成的。

Lua 语言提供了以下几种循环处理方式:

循环类型

描述

while 循环

在条件为 true 时,让程序重复地执行某些语句。执行语句前会先检查条件是否为 true。

for 循环

重复执行指定语句,重复次数可在 for 语句中控制。

repeat...until

重复执行循环,直到 指定的条件为真时为止

循环嵌套

可以在循环内嵌套一个或多个循环语句(while do ... end;for ... do ... end;repeat ... until;)

循环控制语句

循环控制语句用于控制程序的流程, 以实现程序的各种结构方式。

Lua 支持以下循环控制语句:

控制语句

描述

break 语句

退出当前循环或语句,并开始脚本执行紧接着的语句。

goto 语句

将程序的控制点转移到一个标签处。

Lua 流程控制

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,true和非nil为真。

要注意的是Lua中 0 为 true:

Lua 提供了以下控制结构语句:

语句

描述

if 语句

if 语句 由一个布尔表达式作为条件判断,其后紧跟其他语句组成。

if...else 语句

if 语句 可以与 else 语句搭配使用, 在 if 条件表达式为 false 时执行 else 语句代码。

if 嵌套语句

你可以在ifelse if中使用一个或多个 ifelse if 语句 。

Lua 运算符

运算符是一个特殊的符号,用于告诉解释器执行特定的数学或逻辑运算。Lua提供了以下几种运算符类型:

  • 算术运算符

  • 关系运算符

  • 逻辑运算符

  • 其他运算符

算术运算符

下表列出了 Lua 语言中的常用算术运算符,设定 A 的值为10,B 的值为 20:

操作符

描述

实例

+

加法

A + B 输出结果 30

-

减法

A - B 输出结果 -10

*

乘法

A * B 输出结果 200

/

除法

B / A 输出结果 2

%

取余

B % A 输出结果 0

^

乘幂

A^2 输出结果 100

-

负号

-A 输出结果 -10

//

整除运算符(>=lua5.3)

5//2 输出结果 2

关系运算符

下表列出了 Lua 语言中的常用关系运算符,设定 A 的值为10,B 的值为 20:

操作符

描述

实例

==

等于,检测两个值是否相等,相等返回 true,否则返回 false

(A == B) 为 false。

~=

不等于,检测两个值是否相等,不相等返回 true,否则返回 false

(A ~= B) 为 true。

>

大于,如果左边的值大于右边的值,返回 true,否则返回 false

(A > B) 为 false。

<

小于,如果左边的值大于右边的值,返回 false,否则返回 true

(A < B) 为 true。

>=

大于等于,如果左边的值大于等于右边的值,返回 true,否则返回 false

(A >= B) 返回 false。

<=

小于等于, 如果左边的值小于等于右边的值,返回 true,否则返回 false

(A <= B) 返回 true。

逻辑运算符

下表列出了 Lua 语言中的常用逻辑运算符,设定 A 的值为 true,B 的值为 false:

操作符

描述

实例

and

逻辑与操作符。 若 A 为 false,则返回 A,否则返回 B。

(A and B) 为 false。

or

逻辑或操作符。 若 A 为 true,则返回 A,否则返回 B。

(A or B) 为 true。

not

逻辑非操作符。与逻辑运算结果相反,如果条件为 true,逻辑非为 false。

not(A and B) 为 true。

我们可以通过以下实例来更加透彻的理解逻辑运算符的应用:

a = true
b = true

if ( a and b )
then
   print("a and b - 条件为 true" )
end

if ( a or b )
then
   print("a or b - 条件为 true" )
end

print("---------分割线---------" )

-- 修改 a 和 b 的值
a = false
b = true

if ( a and b )
then
   print("a and b - 条件为 true" )
else
   print("a and b - 条件为 false" )
end

if ( not( a and b) )
then
   print("not( a and b) - 条件为 true" )
else
   print("not( a and b) - 条件为 false" )
end

以上程序执行结果为:

a and b - 条件为 true
a or b - 条件为 true
---------分割线---------
a and b - 条件为 false
not( a and b) - 条件为 true

其他运算符

下表列出了 Lua 语言中的连接运算符与计算表或字符串长度的运算符:

操作符

描述

实例

..

连接两个字符串

a..b ,其中 a 为 "Hello " , b 为 "World", 输出结果为 "Hello World"。

#

一元运算符,返回字符串或表的长度。

#"Hello" 返回 5

a = "Hello "
b = "World"

print("连接字符串 a 和 b ", a..b )

print("b 字符串长度 ",#b )

print("字符串 Test 长度 ",#"Test" )

以上程序执行结果为:

连接字符串 a 和 b     Hello World
b 字符串长度     5
字符串 Test 长度     4

运算符优先级

从高到低的顺序:

^
not    - (unary)
*      /       %
+      -
..
<      >      <=     >=     ~=     ==
and
or

除了 ^.. 外所有的二元运算符都是左连接的。

a+i < b/2+1          <-->       (a+i) < ((b/2)+1)
5+x^2*8              <-->       5+((x^2)*8)
a < y and y <= z     <-->       (a < y) and (y <= z)
-x^2                 <-->       -(x^2)
x^y^z                <-->       x^(y^z)

Lua 字符串

字符串或串(String)是由数字、字母、下划线组成的一串字符。

在 Lua 中,字符串是一种基本的数据类型,用于存储文本数据。

Lua 中的字符串可以包含任意字符,包括字母、数字、符号、空格以及其他特殊字符。

Lua 语言中字符串可以使用以下三种方式来表示:

  • 单引号间的一串字符。

    local str1 = 'This is a string.'
    local str2 = "This is also a string."
  • 双引号间的一串字符。

    local str = "Hello, "
    str = str .. "World!"  -- 创建一个新的字符串并将其赋值给str
    print(str)  -- 输出 "Hello, World!"
  • [[]] 间的一串字符。

    local multilineString = [[
    This is a multiline string.
    It can contain multiple lines of text.
    No need for escape characters.
    ]]
    
    print(multilineString)

字符串长度计算

在 Lua 中,要计算字符串的长度(即字符串中字符的个数),你可以使用 string.len函数或 utf8.len 函数,包含中文的一般用 utf8.lenstring.len 函数用于计算只包含 ASCII 字符串的长度。

local myString = "Hello, WORLD!"

-- 计算字符串的长度(字符个数)
local length = string.len(myString)

print(length) -- 输出 13

以上实例的 myString 字符串只包含 ASCII 字符,因此 string.len 函数可以准确地返回字符串的长度。

包含中文的字符串使用 utf8.len函数:

local myString = "Hello, 世界!"

-- 计算字符串的长度(字符个数)
local length1 = utf8.len(myString)
print(length1) -- 输出 9

-- string.len 函数会导致结果不准确
local length2 = string.len(myString)
print(length2) -- 输出 14

转义字符用于表示不能直接显示的字符,比如后退键,回车键等,如在字符串转换双引号可以使用 \

所有的转义字符和所对应的意义:

转义字符

意义

ASCII码值(十进制)

\a

响铃(BEL)

007

\b

退格(BS) ,将当前位置移到前一列

008

\f

换页(FF),将当前位置移到下页开头

012

\n

换行(LF) ,将当前位置移到下一行开头

010

\r

回车(CR) ,将当前位置移到本行开头

013

\t

水平制表(HT) (跳到下一个TAB位置)

009

\v

垂直制表(VT)

011

\\

代表一个反斜线字符''\'

092

\'

代表一个单引号(撇号)字符

039

\"

代表一个双引号字符

034

\0

空字符(NULL)

000

\ddd

1到3位八进制数所代表的任意字符

三位八进制

\xhh

1到2位十六进制所代表的任意字符

二位十六进制

字符串操作

Lua 提供了很多的方法来支持字符串的操作:

序号

方法 & 用途

1

string.upper(argument):
字符串全部转为大写字母。

2

string.lower(argument):
字符串全部转为小写字母。

3

string.gsub(mainString,findString,replaceString,num)

在字符串中替换。

mainString 为要操作的字符串, findString 为被替换的字符,replaceString 要替换的字符,num 替换次数(可以忽略,则全部替换),如:

> string.gsub("aaaa","a","z",3);
zzza    3

4

string.find (str, substr, [init, [plain]])

在一个指定的目标字符串 str 中搜索指定的内容 substr,如果找到了一个匹配的子串,就会返回这个子串的起始索引和结束索引,不存在则返回 nil。

init 指定了搜索的起始位置,默认为 1,可以一个负数,表示从后往前数的字符个数。

plain 表示是否使用简单模式,默认为 false,true 只做简单的查找子串的操作,false 表示使用使用正则模式匹配。

以下实例查找字符串 "Lua" 的起始索引和结束索引位置:

> string.find("Hello Lua user", "Lua", 1) 
7    9

5

string.reverse(arg)
字符串反转

> string.reverse("Lua")
auL

6

string.format(...)
返回一个类似printf的格式化字符串

> string.format("the value is:%d",4)
the value is:4

7

string.char(arg) 和 string.byte(arg[,int])
char 将整型数字转成字符并连接, byte 转换字符为整数值(可以指定某个字符,默认第一个字符)。

> string.char(97,98,99,100)
abcd
> string.byte("ABCD",4)
68
> string.byte("ABCD")
65
>

8

string.len(arg)
计算字符串长度。

string.len("abc")
3

9

string.rep(string, n)
返回字符串string的n个拷贝

> string.rep("abcd",2)
abcdabcd

10

..
链接两个字符串

> print("www.".."com")
www.com

11

string.gmatch(str, pattern)
返回一个迭代器函数,每一次调用这个函数,返回一个在字符串 str 找到的下一个符合 pattern 描述的子串。如果参数 pattern 描述的字符串没有找到,迭代函数返回nil。

> for word in string.gmatch("Hello Lua user", "%a+") do print(word) end
Hello
Lua
user

12

string.match(str, pattern, init)
string.match()只寻找源字串str中的第一个配对. 参数init可选, 指定搜寻过程的起点, 默认为1。
在成功配对时, 函数将返回配对表达式中的所有捕获结果; 如果没有设置捕获标记, 则返回整个配对字符串. 当没有成功的配对时, 返回nil。

> = string.match("I have 2 questions for you.", "%d+ %a+")
2 questions

> = string.format("%d, %q", string.match("I have 2 questions for you.", "(%d+) (%a+)"))
2, "questions"

字符串截取

字符串截取使用 sub() 方法。

string.sub() 用于截取字符串,原型为:

string.sub(s, i [, j])

参数说明:

  • s:要截取的字符串。

  • i:截取开始位置。

  • j:截取结束位置,默认为 -1,最后一个字符。

字符串格式化

Lua 提供了 string.format() 函数来生成具有特定格式的字符串, 函数的第一个参数是格式 , 之后是对应格式中每个代号的各种数据。

由于格式字符串的存在, 使得产生的长字符串可读性大大提高了。这个函数的格式很像 C 语言中的 printf()。

以下实例演示了如何对字符串进行格式化操作:

格式字符串可能包含以下的转义码:

  • %c - 接受一个数字, 并将其转化为ASCII码表中对应的字符

  • %d, %i - 接受一个数字并将其转化为有符号的整数格式

  • %o - 接受一个数字并将其转化为八进制数格式

  • %u - 接受一个数字并将其转化为无符号整数格式

  • %x - 接受一个数字并将其转化为十六进制数格式, 使用小写字母

  • %X - 接受一个数字并将其转化为十六进制数格式, 使用大写字母

  • %e - 接受一个数字并将其转化为科学记数法格式, 使用小写字母e

  • %E - 接受一个数字并将其转化为科学记数法格式, 使用大写字母E

  • %f - 接受一个数字并将其转化为浮点数格式

  • %g(%G) - 接受一个数字并将其转化为%e(%E, 对应%G)及%f中较短的一种格式

  • %q - 接受一个字符串并将其转化为可安全被Lua编译器读入的格式

  • %s - 接受一个字符串并按照给定的参数格式化该字符串

为进一步细化格式, 可以在%号后添加参数. 参数将以如下的顺序读入:

  • (1) 符号: 一个+号表示其后的数字转义符将让正数显示正号. 默认情况下只有负数显示符号.

  • (2) 占位符: 一个0, 在后面指定了字串宽度时占位用. 不填时的默认占位符是空格.

  • (3) 对齐标识: 在指定了字串宽度时, 默认为右对齐, 增加-号可以改为左对齐.

  • (4) 宽度数值

  • (5) 小数位数/字串裁切: 在宽度数值后增加的小数部分n, 若后接f(浮点数转义符, 如%6.3f)则设定该浮点数的小数只保留n位, 若后接s(字符串转义符, 如%5.3s)则设定该字符串只显示前n位.

string1 = "Lua"
string2 = "Tutorial"
number1 = 10
number2 = 20
-- 基本字符串格式化
print(string.format("基本格式化 %s %s",string1,string2))
-- 日期格式化
date = 2; month = 1; year = 2014
print(string.format("日期格式化 %02d/%02d/%04d", date, month, year))
-- 十进制格式化
print(string.format("%.4f",1/3))
基本格式化 Lua Tutorial
日期格式化 02/01/2014
0.3333

匹配模式

Lua 中的匹配模式直接用常规的字符串来描述。 它用于模式匹配函数 string.find, string.gmatch, string.gsub, string.match

你还可以在模式串中使用字符类。

字符类指可以匹配一个特定字符集合内任何字符的模式项。比如,字符类 %d 匹配任意数字。所以你可以使用模式串 %d%d/%d%d/%d%d%d%d 搜索 dd/mm/yyyy 格式的日期:

s = "Deadline is 30/05/1999, firm"
date = "%d%d/%d%d/%d%d%d%d"print(string.sub(s, string.find(s, date)))    --> 30/05/1999

下面的表列出了Lua支持的所有字符类:

单个字符(除 ^$()%.[]*+-? 外): 与该字符自身配对

  • .(点): 与任何字符配对

  • %a: 与任何字母配对

  • %c: 与任何控制符配对(例如\n)

  • %d: 与任何数字配对

  • %l: 与任何小写字母配对

  • %p: 与任何标点(punctuation)配对

  • %s: 与空白字符配对

  • %u: 与任何大写字母配对

  • %w: 与任何字母/数字配对

  • %x: 与任何十六进制数配对

  • %z: 与任何代表0的字符配对

  • %x(此处x是非字母非数字字符): 与字符x配对. 主要用来处理表达式中有功能的字符(^$()%.[]*+-?)的配对问题, 例如%%与%配对

  • [数个字符类]: 与任何[]中包含的字符类配对. 例如[%w_]与任何字母/数字, 或下划线符号(_)配对

  • [^数个字符类]: 与任何不包含在[]中的字符类配对. 例如[^%s]与任何非空白字符配对

当上述的字符类用大写书写时, 表示与非此字符类的任何字符配对. 例如, %S表示与任何非空白字符配对.例如,'%A'非字母的字符:

> print(string.gsub("hello, up-down!", "%A", "."))
hello..up.down.    4

数字4不是字符串结果的一部分,他是gsub返回的第二个结果,代表发生替换的次数。

在模式匹配中有一些特殊字符,他们有特殊的意义,Lua中的特殊字符如下:

( ) . % + - * ? [ ^ $

'%' 用作特殊字符的转义字符,因此 '%.' 匹配点;'%%' 匹配字符 '%'。转义字符 '%'不仅可以用来转义特殊字符,还可以用于所有的非字母的字符。

模式条目可以是:

  • 单个字符类匹配该类别中任意单个字符;

  • 单个字符类跟一个 '*', 将匹配零或多个该类的字符。 这个条目总是匹配尽可能长的串;

  • 单个字符类跟一个 '+', 将匹配一或更多个该类的字符。 这个条目总是匹配尽可能长的串;

  • 单个字符类跟一个 '-', 将匹配零或更多个该类的字符。 和 '*' 不同, 这个条目总是匹配尽可能短的串;

  • 单个字符类跟一个 '?', 将匹配零或一个该类的字符。 只要有可能,它会匹配一个;

  • %n, 这里的 n 可以从 1 到 9; 这个条目匹配一个等于 n 号捕获物(后面有描述)的子串。

  • %bxy, 这里的 xy 是两个明确的字符; 这个条目匹配以 x 开始 y 结束, 且其中 xy 保持 平衡 的字符串。 意思是,如果从左到右读这个字符串,对每次读到一个 x+1 ,读到一个 y-1, 最终结束处的那个 y 是第一个记数到 0 的 y。 举个例子,条目 %b() 可以匹配到括号平衡的表达式。

  • %f[set], 指 边境模式; 这个条目会匹配到一个位于 set 内某个字符之前的一个空串, 且这个位置的前一个字符不属于 set 。 集合 set 的含义如前面所述。 匹配出的那个空串之开始和结束点的计算就看成该处有个字符 '\0' 一样。

模式:

模式 指一个模式条目的序列。 在模式最前面加上符号 '^' 将锚定从字符串的开始处做匹配。 在模式最后面加上符号 '$' 将使匹配过程锚定到字符串的结尾。 如果 '^' 和 '$' 出现在其它位置,它们均没有特殊含义,只表示自身。

捕获:

模式可以在内部用小括号括起一个子模式; 这些子模式被称为 捕获物。 当匹配成功时,由 捕获物 匹配到的字符串中的子串被保存起来用于未来的用途。 捕获物以它们左括号的次序来编号。 例如,对于模式 "(a*(.)%w(%s*))" , 字符串中匹配到 "a*(.)%w(%s*)" 的部分保存在第一个捕获物中 (因此是编号 1 ); 由 "." 匹配到的字符是 2 号捕获物, 匹配到 "%s*" 的那部分是 3 号。

作为一个特例,空的捕获 () 将捕获到当前字符串的位置(它是一个数字)。 例如,如果将模式 "()aa()" 作用到字符串 "flaaap" 上,将产生两个捕获物: 3 和 5 。

Lua 数组

数组,就是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合,可以是一维数组和多维数组。

在 Lua 中,数组不是一种特定的数据类型,而是一种用来存储一组值的数据结构。

实际上,Lua 中并没有专门的数组类型,而是使用一种被称为 "table" 的数据结构来实现数组的功能。

Lua 数组的索引键值可以使用整数表示,数组的大小不是固定的。

在 Lua 索引值是以 1 为起始,但你也可以指定 0 开始。

一维数组

一维数组是最简单的数组,其逻辑结构是线性表。

使用索引访问数组元素:

-- 创建一个数组
local myArray = {10, 20, 30, 40, 50}

-- 访问数组元素
print(myArray[1])  -- 输出 10
print(myArray[3])  -- 输出 30

要计算数组的长度(即数组中元素的个数),你可以使用 # 操作符:

local myArray = {10, 20, 30, 40, 50}

-- 计算数组长度
local length = #myArray

print(length) -- 输出 5

除此外我们还可以以负数为数组索引值:

array = {}

for i= -2, 2 do
   array[i] = i *2
end

for i = -2,2 do
   print(array[i])
end

我们也可以向数组中添加元素:

-- 创建一个数组
local myArray = {10, 20, 30, 40, 50}

-- 添加新元素到数组末尾
myArray[#myArray + 1] = 60


-- 循环遍历数组
for i = 1, #myArray do
    print(myArray[i])
end

我们也可以删除数组中元素:

-- 创建一个数组
local myArray = {10, 20, 30, 40, 50}

-- 删除第三个元素
table.remove(myArray, 3)

-- 循环遍历数组
for i = 1, #myArray do
    print(myArray[i])
end

多维数组

多维数组即数组中包含数组或一维数组的索引键对应一个数组。

以下是一个三行三列的阵列多维数组:

-- 初始化数组
array = {}
for i=1,3 do
   array[i] = {}
      for j=1,3 do
         array[i][j] = i*j
      end
end

-- 访问数组
for i=1,3 do
   for j=1,3 do
      print(array[i][j])
   end
end

不同索引键的三行三列阵列多维数组:

-- 初始化数组
array = {}
maxRows = 3
maxColumns = 3
for row=1,maxRows do
   for col=1,maxColumns do
      array[row*maxColumns +col] = row*col
   end
end

-- 访问数组
for row=1,maxRows do
   for col=1,maxColumns do
      print(array[row*maxColumns +col])
   end
end

Lua 迭代器

迭代器(iterator)是一种对象,它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素,每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。

在 Lua 中迭代器是一种支持指针类型的结构,它可以遍历集合的每一个元素。

泛型 for 迭代器

泛型 for 在自己内部保存迭代函数,实际上它保存三个值:迭代函数、状态常量、控制变量。

泛型 for 迭代器提供了集合的 key/value 对,语法格式如下:

for k, v in pairs(t) do
    print(k, v)
end

上面代码中,k, v为变量列表;pairs(t)为表达式列表。

array = {"Google", "Run"}

for key,value in ipairs(array) 
do
   print(key, value)
end

输出

1  Google
2  Run

以上实例中我们使用了 Lua 默认提供的迭代函数 ipairs。

下面我们看看泛型 for 的执行过程:

  • 首先,初始化,计算 in 后面表达式的值,表达式应该返回泛型 for 需要的三个值:迭代函数、状态常量、控制变量;与多值赋值一样,如果表达式返回的结果个数不足三个会自动用 nil 补足,多出部分会被忽略。

  • 第二,将状态常量和控制变量作为参数调用迭代函数(注意:对于 for 结构来说,状态常量没有用处,仅仅在初始化时获取他的值并传递给迭代函数)。

  • 第三,将迭代函数返回的值赋给变量列表。

  • 第四,如果返回的第一个值为nil循环结束,否则执行循环体。

  • 第五,回到第二步再次调用迭代函数

在Lua中我们常常使用函数来描述迭代器,每次调用该函数就返回集合的下一个元素。Lua 的迭代器包含以下两种类型:

  • 无状态的迭代器

  • 多状态的迭代器

无状态的迭代器

无状态的迭代器是指不保留任何状态的迭代器,因此在循环中我们可以利用无状态迭代器避免创建闭包花费额外的代价。

每一次迭代,迭代函数都是用两个变量(状态常量和控制变量)的值作为参数被调用,一个无状态的迭代器只利用这两个值可以获取下一个元素。

这种无状态迭代器的典型的简单的例子是 ipairs,它遍历数组的每一个元素,元素的索引需要是数值。

以下实例我们使用了一个简单的函数来实现迭代器,实现 数字 n 的平方:

function square(iteratorMaxCount,currentNumber)
   if currentNumber<iteratorMaxCount
   then
      currentNumber = currentNumber+1
   return currentNumber, currentNumber*currentNumber
   end
end

for i,n in square,3,0
do
   print(i,n)
end

以上实例输出结果为:

1    1
2    4
3    9

迭代的状态包括被遍历的表(循环过程中不会改变的状态常量)和当前的索引下标(控制变量),ipairs 和迭代函数都很简单,我们在 Lua 中可以这样实现:

function iter (a, i)
    i = i + 1
    local v = a[i]
    if v then
       return i, v
    end
end
 
function ipairs (a)
    return iter, a, 0
end

当 Lua 调用 ipairs(a) 开始循环时,他获取三个值:迭代函数 iter、状态常量 a、控制变量初始值 0;然后 Lua 调用 iter(a,0) 返回 1, a[1](除非 a[1]=nil);第二次迭代调用 iter(a,1) 返回 2, a[2]……直到第一个 nil 元素。

多状态的迭代器

很多情况下,迭代器需要保存多个状态信息而不是简单的状态常量和控制变量,最简单的方法是使用闭包,还有一种方法就是将所有的状态信息封装到 table 内,将 table 作为迭代器的状态常量,因为这种情况下可以将所有的信息存放在 table 内,所以迭代函数通常不需要第二个参数。

以下实例我们创建了自己的迭代器:

array = {"Google", "Run"}

function elementIterator (collection)
   local index = 0
   local count = #collection
   -- 闭包函数
   return function ()
      index = index + 1
      if index <= count
      then
         --  返回迭代器的当前元素
         return collection[index]
      end
   end
end

for element in elementIterator(array)
do
   print(element)
end

以上实例中我们可以看到,elementIterator 内使用了闭包函数,实现计算集合大小并输出各个元素。

Lua table(表)

table 是 Lua 的一种数据结构用来帮助我们创建不同的数据类型,如:数组、字典等。

Lua table 使用关联型数组,你可以用任意类型的值来作数组的索引,但这个值不能是 nil。

Lua table 是不固定大小的,你可以根据自己需要进行扩容。

Lua也是通过table来解决模块(module)、包(package)和对象(Object)的。 例如string.format表示使用"format"来索引table string。

table(表)的构造

构造器是创建和初始化表的表达式。表是Lua特有的功能强大的东西。最简单的构造函数是{},用来创建一个空表。可以直接初始化数组:

-- 初始化表
mytable = {}

-- 指定值
mytable[1]= "Lua"

-- 移除引用
mytable = nil
-- lua 垃圾回收会释放内存

当我们为 table a 并设置元素,然后将 a 赋值给 b,则 a 与 b 都指向同一个内存。如果 a 设置为 nil ,则 b 同样能访问 table 的元素。如果没有指定的变量指向a,Lua的垃圾回收机制会清理相对应的内存。

以下实例演示了以上的描述情况:

-- 简单的 table
mytable = {}
print("mytable 的类型是 ",type(mytable))

mytable[1]= "Lua"
mytable["wow"] = "修改前"
print("mytable 索引为 1 的元素是 ", mytable[1])
print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", mytable["wow"])

-- alternatetable和mytable的是指同一个 table
alternatetable = mytable

print("alternatetable 索引为 1 的元素是 ", alternatetable[1])
print("alternatetable 索引为 wow 的元素是 ", alternatetable["wow"])

alternatetable["wow"] = "修改后"

print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", mytable["wow"])

-- 释放变量
alternatetable = nil
print("alternatetable 是 ", alternatetable)

-- mytable 仍然可以访问
print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", mytable["wow"])

mytable = nil
print("mytable 是 ", mytable)

以上代码执行结果为:

mytable 的类型是        table
mytable 索引为 1 的元素是       Lua
mytable 索引为 wow 的元素是     修改前
alternatetable 索引为 1 的元素是        Lua
alternatetable 索引为 wow 的元素是      修改前
mytable 索引为 wow 的元素是     修改后
alternatetable 是       nil
mytable 索引为 wow 的元素是     修改后
mytable 是      nil

Table 操作

以下列出了 Table 操作常用的方法:

序号

方法 & 用途

1

table.concat (table [, sep [, start [, end]]]):

concat是concatenate(连锁, 连接)的缩写. table.concat()函数列出参数中指定table的数组部分从start位置到end位置的所有元素, 元素间以指定的分隔符(sep)隔开。

2

table.insert (table, [pos,] value):

在table的数组部分指定位置(pos)插入值为value的一个元素. pos参数可选, 默认为数组部分末尾.

3

table.maxn (table)

指定table中所有正数key值中最大的key值. 如果不存在key值为正数的元素, 则返回0。(Lua5.2之后该方法已经不存在了,本文使用了自定义函数实现)

4

table.remove (table [, pos])

返回table数组部分位于pos位置的元素. 其后的元素会被前移. pos参数可选, 默认为table长度, 即从最后一个元素删起。

5

table.sort (table [, comp])

对给定的table进行升序排序。

Lua 模块与包

模块类似于一个封装库,从 Lua 5.1 开始,Lua 加入了标准的模块管理机制,可以把一些公用的代码放在一个文件里,以 API 接口的形式在其他地方调用,有利于代码的重用和降低代码耦合度。

Lua 的模块是由变量、函数等已知元素组成的 table,因此创建一个模块很简单,就是创建一个 table,然后把需要导出的常量、函数放入其中,最后返回这个 table 就行。以下为创建自定义模块 module.lua,文件代码格式如下:

-- 文件名为 module.lua
-- 定义一个名为 module 的模块
module = {}
 
-- 定义一个常量
module.constant = "这是一个常量"
 
-- 定义一个函数
function module.func1()
    io.write("这是一个公有函数!\n")
end
 
local function func2()
    print("这是一个私有函数!")
end
 
function module.func3()
    func2()
end
 
return module

由上可知,模块的结构就是一个 table 的结构,因此可以像操作调用 table 里的元素那样来操作调用模块里的常量或函数。

上面的 func2 声明为程序块的局部变量,即表示一个私有函数,因此是不能从外部访问模块里的这个私有函数,必须通过模块里的公有函数来调用.

require 函数

Lua提供了一个名为require的函数用来加载模块。要加载一个模块,只需要简单地调用就可以了。例如:

require("<模块名>")

或者

require "<模块名>"

执行 require 后会返回一个由模块常量或函数组成的 table,并且还会定义一个包含该 table 的全局变量。

-- test_module.lua 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
require("module")
 
print(module.constant)
 
module.func3()

以上代码执行结果为:

这是一个常量
这是一个私有函数!

或者给加载的模块定义一个别名变量,方便调用:

-- test_module2.lua 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
-- 别名变量 m
local m = require("module")
 
print(m.constant)
 
m.func3()

加载机制

对于自定义的模块,模块文件不是放在哪个文件目录都行,函数 require 有它自己的文件路径加载策略,它会尝试从 Lua 文件或 C 程序库中加载模块。

require 用于搜索 Lua 文件的路径是存放在全局变量 package.path 中,当 Lua 启动后,会以环境变量 LUA_PATH 的值来初始这个环境变量。如果没有找到该环境变量,则使用一个编译时定义的默认路径来初始化。

当然,如果没有 LUA_PATH 这个环境变量,也可以自定义设置,在当前用户根目录下打开 .profile 文件(没有则创建,打开 .bashrc 文件也可以),例如把 "~/lua/" 路径加入 LUA_PATH 环境变量里:

#LUA_PATH
export LUA_PATH="~/lua/?.lua;;"

文件路径以 ";" 号分隔,最后的 2 个 ";;" 表示新加的路径后面加上原来的默认路径。

接着,更新环境变量参数,使之立即生效。

source ~/.profile

这时假设 package.path 的值是:

/Users/dengjoe/lua/?.lua;./?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?/init.lua;/usr/local/lib/lua/5.1/?.lua;/usr/local/lib/lua/5.1/?/init.lua

那么调用 require("module") 时就会尝试打开以下文件目录去搜索目标。

/Users/dengjoe/lua/module.lua;
./module.lua
/usr/local/share/lua/5.1/module.lua
/usr/local/share/lua/5.1/module/init.lua
/usr/local/lib/lua/5.1/module.lua
/usr/local/lib/lua/5.1/module/init.lua

如果找过目标文件,则会调用 package.loadfile 来加载模块。否则,就会去找 C 程序库。

搜索的文件路径是从全局变量 package.cpath 获取,而这个变量则是通过环境变量 LUA_CPATH 来初始。

搜索的策略跟上面的一样,只不过现在换成搜索的是 so 或 dll 类型的文件。如果找得到,那么 require 就会通过 package.loadlib 来加载它。

C 包

Lua和C是很容易结合的,使用 C 为 Lua 写包。

与Lua中写包不同,C包在使用以前必须首先加载并连接,在大多数系统中最容易的实现方式是通过动态连接库机制。

Lua在一个叫loadlib的函数内提供了所有的动态连接的功能。这个函数有两个参数:库的绝对路径和初始化函数。所以典型的调用的例子如下:

local path = "/usr/local/lua/lib/libluasocket.so"
local f = loadlib(path, "luaopen_socket")

loadlib 函数加载指定的库并且连接到 Lua,然而它并不打开库(也就是说没有调用初始化函数),反之他返回初始化函数作为 Lua 的一个函数,这样我们就可以直接在Lua中调用他。

如果加载动态库或者查找初始化函数时出错,loadlib 将返回 nil 和错误信息。我们可以修改前面一段代码,使其检测错误然后调用初始化函数:

local path = "/usr/local/lua/lib/libluasocket.so"
-- 或者 path = "C:\\windows\\luasocket.dll",这是 Window 平台下
local f = assert(loadlib(path, "luaopen_socket"))
f()  -- 真正打开库

一般情况下我们期望二进制的发布库包含一个与前面代码段相似的 stub 文件,安装二进制库的时候可以随便放在某个目录,只需要修改 stub 文件对应二进制库的实际路径即可。

将 stub 文件所在的目录加入到 LUA_PATH,这样设定后就可以使用 require 函数加载 C 库了。

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