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Lua优点及特性

Lua 是一个小巧的脚本语言。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由标准C编写而成，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。Lua并没有提供强大的库，这是由它的定位决定的。Lua 有一个同时进行的JIT项目，提供在特定平台上的即时编译功能。
Lua脚本可以很容易的被C/C++ 代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，这使得Lua在应用程序中可以被广泛应用。不仅仅作为扩展脚本，也可以作为普通的配置文件，代替XML,ini等文件格式，并且更容易理解和维护。 Lua由标准C编写而成，代码简洁优美，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。一个完整的Lua解释器不过200k，在目前所有脚本引擎中，Lua的速度是最快的。

在开始学习之前，先介绍一些最基本的概念，在Lua中具有一个代码块的概念，每个函数或者for循环等都是一个代码块。在Lua中，用 “- - ”来标记该行的注释，使用“- - [ [” 和 “ - - ] ] ”之间括起来的部分进行块注释。如下所示：

-- 行注释，仅仅注释当前行  
for idx = 1, 10 do  --在代码之后进行行注释  
     print("idx=",idx);    
end  
--[[  
块注释，上边的for循环结构跟end结合起来就是一个Lua中常见的代码块结构。  
--]]

另外，Lua中支持的算术运算符有：+、-、*、/,即加、减、乘、除；支持的关系运算符有：==、~=(不等于)、<、>、<=、>=；支持的逻辑运算符有：and、or、not。需要注意的是，在Lua中，and逻辑运算符如果第一个参数是false，则返回false，不会执行第二个参数的代码（即使第二个参数是一个错误的表达式，也能顺利运行）；如果第一个参数是true，返回第二个参数的值。同理，or逻辑运算符如果第一个参数不是false，则返回第一个参数的值（不会执行第二个参数的代码）；否则返回第二个参数的值。这就是所谓的逻辑运算符短路求值。

result = true  
if result and an_donot_defined_method() then  
  print("no erro occured!")  
end  
--[[  
上述代码输出的错误如下：  
stdin:1: attempt to call global 'an_donot_defined_method' (a nil value)  
stack traceback:  
    stdin:1: in main chunk  
    [C]: ?  
--]]  
result =false   
if (result and an_donot_defined_method())==false  then  
  print("no erro occured!")  
end  
--上述代码顺利通过编译，即使有一个没定义的方法，打印结果：no erro occured!

一、基本数据类型

Lua中具有5种基本的数据类型：nil、Boolean、string、Number和table。在Lua中使用变量不需要提前声明，变量的类型决定于用户赋值的类型。可以使用 type()函数判断变量的类型。其中，nil、Boolean、Number都是用法比较简单的类型，string、table类型用法稍微复杂点。给一个变量赋值为nil，表示释放该变量。Boolean跟其他语言一样，只有true和false两种值。Number是双精度浮点数，Lua中没有整数类型。table类型可以当作数组使用。

在Lua中，变量默认是全局的，这通常导致一些调试困难，最好尽量显式的在变量名之前加上 local 关键字声明该变量为局部变量。

gNumber = 10  --这是一个默认全局的变量  
print(type(gNumber))  
--输出结果为number  
gNumber = nil --之前的number类型gNumber = 10变量被释放  
print(type(gNumber))  
--输出结果为nil  
   
function LocalVarFunction ()  
  local pTable = {} --用local关键字声明一个局部变量,这个变量将在执行LocalVarFunction方法后销毁  
     for idx = 1, 5 do   
           local result = true  --这个result将在每个for循环执行之后销毁  
           if result then   
              local pString = "这个字符串将在if代码块之后销毁"  
              pTable[idx] = pString  
              print(pTable[idx])  
           end  
     end  
end

下面详细介绍string以及table两种类型的详细用法。

1、string类型的用法

Lua中的字符串操作非常出色。下表是一些特殊意义的字符：

特殊的Lua字符串

QQ截图20141121173412.png

a、类型转换

Lua会根据上下文在合理合法的情况下隐式进行数字和字符之间的转换。另外，也可以使用tonumber()函数和tostring()函数显式地进行字符与数字的转换。见代码实例：

--字符与数字的隐式转换  
print("10" + 7)  
--输出结果为：17,将字符10隐私转化为Number类型计算  
print("hello" + 7)  
--无法进行运算，即不能隐式将"hello"字符转化为Number计算  
--[[  
   系统错误如下：  
stdin:1: attempt to perform arithmetic on a string value    
stack traceback:    
    stdin:1: in main chunk    
    [C]: ?    
--]]  
   
   
   
--字符与数字的显式转换  
print(tonumber("100")+11)  
--输出结果为：111  
print(type(tostring(100)))  
--输出结果为：string

b、常用的字符处理函数介绍

string.char()函数根据传入的ASCII编码返回该编码对应的字符。如：string.char(10),表示字符换行符，10是换行符的ASCII编码。
string.len()函数求字符串的长度。如：

print(string.len("hello"))  
--输出结果为：5

string.sub(aString, start, end) 函数返回指定字符串的子串。如：

gString = "hello Lua"  
print(string.sub(gString, 7,9))  
--输出结果为：Lua

string.format()函数格式化输出指定字符串。%s表示字符串，%d表示所有数字，%D表示非数字，%a表示字母，%c表示控制字符，%l小写字母，%p标点符号，%s空格符号，%u大写字母，%w字母数字，%x十六进制数，%z用0表示的字符。加%前缀可以让特殊符号也能用在格式化中（如：().%+_*?[ ^ $ ]），如%%代表百分比符号。%.4f表示小数点后有4位的浮点数，d.表示至少有两个数字的整数，如果不足两个数字则用0补足。如：

aString = "哈哈，你是"  
bString = "一头猪"  
print(string.format("%s%s", aString, bString))  
--输出结果为：哈哈，你是一头猪

sting.find(sourceString, targetString) 函数在sourceString字符串中查找第一个符合targetString字符串的位置，如果找到则返回开始和结束的位置，没找到则返回nil。
string.gsub(sourceString, pattern, replacementString) 函数返回一个字符串，sourceString字符中满足pattern格式的字符都会被替换成replacementString参数的值。
string.gfind(sourceString, pattern) 函数遍历一个字符串，一旦查找到符合指定格式的字符串就返回该子串。

2、table类型的用法

一般table可以当做数组使用，可以通过table[n]的索引形式访问任意数组中的某个成员。在Lua中，table还能被当做字典dictionary数据使用，并且数组跟字典的用法还能混合使用（实质上还是数组，只不过索引从数字变成其他属性值）。

a、使用其他值作为table的索引以及多维table

table还可以使用其他的值作为索引值,并且能用数字跟其他值同时作为同一个table的索引。如：

gTable = {}  
gTable.name = "eric"  
gTable.gender = "man"  
gTable.phonenumber = "0000000000"  
gTable[1] = "公司"  
gTable[2] = "部门"  
for index, value in pairs(gTable) do   
  print(index, value)  
end  
--[[  
输出结果如下：  
1   公司  
2   部门  
phonenumber 0000000000  
gender  man  
name    eric  
--]]

注意，上述循环中的pairs()函数可以遍历table中的每一对值（索引以及索引对应的value，有点类似字典，不是吗？）

事实上，table的索引还可以是table本身，这样就组成了一个多维table或多维字典。跟其他语言的多维数组或字典比起来，使用真是超级方便，非常非常的灵活。如：

gTable = {}  
gTable.name = "eric"  
gTable.gender = "man"  
gTable.phonenumber = "0000000000"  
gTable[1] = "公司"  
gTable[2] = "部门"  
gTable.hobby = {"跑步", "读书", "游戏", "动漫"}  -- 多维table，可以通过gTable.hobby[1]的方式访问.即gTable.hobby本身也是一个table  
gTable.secTable = {}  
gTable.secTable.job = "程序员"  
gTable.secTable.label = "写代码的"  
gTable.secTable.description = "职责是实现产品的逻辑"  
   
for index, value in pairs(gTable) do   
  print(index, value)  
  if ("table" == type(value)) then  
     for idx, var in pairs(value) do   
         print("二维table：", idx, var)  
     end  
   end  
end  
--[[  
输出结果如下：  
1   公司  
2   部门  
hobby   table: 0x7fdceac14bc0  
二维table：    1   跑步  
二维table：    2   读书  
二维table：    3   游戏  
二维table：    4   动漫  
phonenumber 0000000000  
gender  man  
secTable    table: 0x7fdceac15100  
二维table：    label   写代码的  
二维table：    description 职责是实现产品的逻辑  
二维table：    job 程序员  
name    eric  
--]]

b、table 的常用函数

table.getn()函数，返回table中元素的个数。如：

gStringTable = {"a", "b","c","d","e"}  
for i = 1， table.getn(gStringTable) do  
     print(gStringTable[i])  
end

table.sort()函数，将table中的元素从小到大排列。如：

gNumberTable = {10, 5, 7, 2,3, 2}  
table.sort(gNumberTable)  
for i = 1, table.getn(gNumberTable) do   
   print(gNumberTable[i])  
end  
--输出结果如下：  
2  
2  
3  
5  
7  
10

table.insert(pTable, position, value) 函数在table中插入一个新值，位置参数如果没指定，则默认将新值插入到table的末尾。
table.remove(pTable, position) 函数从指定table中删除指定位置的元素并返回该元素，如果没有指定删除的位置，则默认删除table的最后一个元素。

介绍到这里， Lua中基本的数据类型诸位应该都能掌握，休息一下，下面接着开始简单介绍Lua的基本语句以及函数。

二、Lua中的常用语句结构以及函数

1、Lua中的常用语句结构介绍

--if 语句结构,如下实例：  
gTable = {"hello", 10}  
if nil ~= gTable[1] and "hello" == gTable[1] then  
  print("gTable[1] is" , gStringTable[1])  
elseif  10 == gTable[2] then  
  print("gTable[2] is", gTable[2])  
else   
  print("unkown gTable element")  
end

--while 和repeat循环语句结构，while先判断条件，如果true才执行代码块（有可能跳过该代码块）；repeat则是在最后判断条件，保证代码块至少执行一次。  
gTable = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}  
index = 1  
while gTable[index] < 10 do   
   print("while gTable[",index,"] is ",gTable[index])  
   index = index + 1 -- 注意，Lua不支持index++或者index += 1形式的运算符。  
end  
--[[  
while循环输出结果如下：  
while gTable[   1   ] is    1  
while gTable[   2   ] is    2  
while gTable[   3   ] is    3  
while gTable[   4   ] is    4  
while gTable[   5   ] is    5  
while gTable[   6   ] is    6  
while gTable[   7   ] is    7  
while gTable[   8   ] is    8  
while gTable[   9   ] is    9  
--]]  
   
--上一个循环结束后，index = 10  
repeat  
    print("repeat gTable[",index,"] is ",gTable[index])  
   index = index - 2  
until index < 1  
--[[  
输出结果如下：  
repeat gTable[  10  ] is    10  
repeat gTable[  8   ] is    8  
repeat gTable[  6   ] is    6  
repeat gTable[  4   ] is    4  
repeat gTable[  2   ] is    2  
--]]

--for循环结构，for循环结构具有三个参数，初始值，结束值，每个循环增加值。  
for index = 1, 5 do --不设置第三个参数的话，默认缺省第三个参数是1，即每个循环 index 增加1  
   print("for cycle index =",index)  
end  
--[[  
输出结果为：  
for cycle index =   1  
for cycle index =   2  
for cycle index =   3  
for cycle index =   4  
for cycle index =   5  
--]]  
   
for index = 20 , 0, -5 do --设定第三个参数为-5  
 print("for cycle index:",index)  
end  
--[[  
输出结果：  
for cycle index:    20  
for cycle index:    15  
for cycle index:    10  
for cycle index:    5  
for cycle index:    0  
--]]

--break关键字可以使循环强制退出，Lua中没有continue关键字，需要通过其他方式实现continue关键字，比如if-else语句。或者通过网络下载Lua的continue关键字补丁安装来解决该问题  
   
for index = 1, 100, 5 do   
  if index > 10 and index < 25 then  --用if-else语句实现continue关键字的功能  
     print("continue!!!!! index=",index)  
  else   
    if index > 15 and index < 35 then   
       print("break~~~~~index=",index)  
       break  
    end  
    print("At end index=",index)  
  end  
end  
   
--[[  
输出结果如下：  
At end index=   1  
At end index=   6  
continue!!!!! index=    11  
continue!!!!! index=    16  
continue!!!!! index=    21  
break~~~~~index=    26  
--]]

--最后还要提的一点是，Lua中switch语句的缺失，用if-elseif-else语句代替的话，显得非常臃肿，还有其他的一些实现方案。笔者在网上麦子加菲童鞋的博客中找到一种Lua中代替switch语句非常优雅的方案。下面贴出麦子加菲原代码：  
--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 = {    
  [1] = function (x) print(x) end,    
  [2] = function (x) print( 2 * 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

2、Lua中的函数

在Lua脚本中，函数是以function关键字开始，然后是函数名称，参数列表，最后以end关键字表示函数结束。需要注意的是，函数中的参数是局部变量，如果参数列表中存在(...)时，Lua内部将创建一个类型为table的局部变量arg，用来保存所有调用时传递的参数以及参数的个数(arg.n)。

function PrintTable (pTable)  
  for index = 1, table.getn(pTable) do   
      print("pTable[",index,"] =",pTable[index])  
  end  
end  
   
gStringTable = {"hello","how","are","you"}  
PrintTable(gStringTable)  
--[[  
输出结果为：  
pTable[ 1   ] = hello  
pTable[ 2   ] = how  
pTable[ 3   ] = are  
pTable[ 4   ] = you  
--]]  
   
function PrintFriendInfo (name, gender, ...)   
  local friendInfoString = string.format("name:%s  gender:%d",name,gender)  
  if 0 < arg.n then  
     for index = 1, arg.n do   
        friendInfoString = string.format("%s otherInfo:%s",friendInfoString, arg[index])  
     end  
   end  
   print(friendInfoString)  
end  
   
   
PrintFriendInfo ("eric", 1, "程序员","2b", 50)  
   
 --输出结果为：  
-- name:eric  gender:1 otherInfo:程序员 otherInfo:2b otherInfo:50

Lua函数的返回值跟其他语言比较的话，特殊的是能够返回多个返回值。return之后，该Lua函数从Lua的堆栈里被清理。

function GetUserInfo ()  
    local name = "eric"  
    local gender = 1  
    local hobby = "动漫"  
  return name, gender, hobby  
end  
   
print(GetUserInfo())  
   
--输出结果：eric 1   动漫

三、Lua中的库函数

在本文的最后，介绍一些Lua中常用的库函数。

1、数学库

math库的常用函数：三角函数math.sin、math.cos、取整函数math.floor、math.ceil、math.max、math.min、随机函数math.random、math.randomseed(os.time())、变量pi和huge。

2、I/O库

进行I/O操作前，必须先用io.open()函数打开一个文件。io.open()函数存在两个参数，一个是要打开的文件名，另一个是模式字符，类似"r"表示读取、“w”表示写入并同时删除文件原来内容，“a”表示追加，“b”表示打开二进制文件。该函数会返回一个表示文件的返回值，如果打开出错则返回nil，写入之前需要判断是否出错，比如：local file = assert(io.open(filename, “w”))..使用完毕后，调用io.close(file).或file:close()。

几个常用I/O函数：io.input ()、io.output ()、 io.read()、 io.write()。

local file = assert(io.open(filename, “w”))  
if file ~= nil then  
  file:write("hello lua!!!!")  --注意，等同于io.write("hello lua!!!!")  
  file:close()  --等同于io.close(file)  
end

3、调试库

debug.getinfo()函数，他的第一个参数可以是一个函数或一个栈层。返回结果是一个table，其中包含了函数的定义位置、行号、函数类型、函数名称等信息。
debug.getlocal()函数检查函数任意局部变量，有两个参数，第一个是希望查询的函数栈层，另一个是变量的索引。
assert(trunk)() 函数，执行参数中代码块并在出错时提供报错功能。

a = "hello world"  
b = "print(a)"  
assert(loadstring(b))()  
--输出结果：  
hello world

4、几个处理Lua代码块的函数

loadstring(pString)()函数可以直接执行pString字符串组成的Lua代码，但不提供报错功能。

loadstring("for index = 1, 4 do print("for cycle index =",index) end")()  
--[[  
输出结果  
for cycle index =   1  
for cycle index =   2  
for cycle index =   3  
for cycle index =   4  
--]]

dofile(filename)函数的功能是载入并立刻执行Lua脚本文件。可以用来载入定义函数的文件或者数据文件、或立即执行的Lua代码。dofile函数会将程序的执行目录作为当前目录。如果要载入程序执行目录的子目录里的文件，需要加上子目录的路径。

dofile("/Users/ericli/WorkSpace/Lua语言/hellolua.lua")  
--输出结果：Hello Lua!

本篇总结完毕，本篇只是总结了Lua的一些最基本的语法。至于Lua的更高级的内容，比如：协同程序、模块与包、Lua调用C代码、C++与Lua的整合等，还需要在以后的学习过程中深入。

第一个 Lua 程序

交互式编程

Lua 提供了交互式编程模式。我们可以在命令行中输入程序并立即查看效果。

Lua 交互式编程模式可以通过命令 lua -i 或 lua 来启用：

$ lua -i 
$ Lua 5.3.0  Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
>

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

我们可以将 Lua 程序代码保持到一个以 lua 结尾的文件，并执行，该模式称为脚本式编程，如我们将如下代码存储在名为 hello.lua 的脚本文件中：

print("Hello World！")
print("www.runoob.com")

使用 lua 名执行以上脚本，输出结果为：

$ lua test.lua
Hello World！
www.runoob.com

我们也可以将代码修改为如下形式来执行脚本（在开头添加：#!/usr/local/bin/lua）：

#!/usr/local/bin/lua

print("Hello World！")
print("www.runoob.com")

以上代码中，我们指定了 Lua 的解释器 /usr/local/bin directory。加上 # 号标记解释器会忽略它。接下来我们为脚本添加可执行权限，并执行：

./test.lua 
Hello World！
www.runoob.com

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
 --]]

标示符

Lua 标示符用于定义一个变量，函数获取其他用户定义的项。标示符以一个字母 A 到 Z 或 a 到 z 或下划线 _ 开头后加上0个或多个字母，下划线，数字（0到9）。

最好不要使用下划线加大写字母的标示符，因为Lua的保留字也是这样的。

Lua 不允许使用特殊字符如 @, $, 和 % 来定义标示符。 Lua 是一个区分大小写的编程语言。因此在 Lua 中 Runoob 与 runoob 是两个不同的标示符。以下列出了一些正确的标示符：

mohd         zara      abc     move_name    a_123
myname50     _temp     j       a23b9        retVal

关键词

以下列出了 Lua 的保留关键字。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

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。