Step By Step(Lua基礎知識)


一、基礎知識:

    1. 第一個程序和函數:
    在目前這個學習階段,運行Lua程序最好的方式就是通過Lua自帶的解釋器程序,如:
    /> lua
    > print("Hello World")
    Hello World
    這樣我們就可以以交互性的方式輸入lua代碼,並立即得到執行結果了。對於代碼塊較少的測試程序來說,這種方式確實是非常方便的,然而對於相對復雜的程序而言,這種方式就不是很合適了。如果是這樣,我們可以將Lua代碼保存到一個獨立的Lua程序文件中,之后再通過Lua解釋器程序以命令行參數的形式執行文件中的Lua代碼。如我們將下面的Lua代碼保存到test.lua的文件中:

 1 function fact(n)
2 if n == 0 then
3 return 1
4 else
5 return n * fact(n - 1)
6 end
7 end
8 print("Enter a number:")
9 a = io.read("*number")
10 print(fact(a))

    /> lua D:/test.lua
    Enter a number:
    4
    24

    2. 代碼規范:
    1). Lua的多條語句之間並不要求任何分隔符,如C語言的分號(;),其中換行符也同樣不能起到語句分隔的作用。因此下面的寫法均是合法的。如:

1 a = 1
2 b = a * 2
3
4 a = 1;
5 b = a * 2;
6
7 a = 1; b = a * 2;
8 a = 1 b = a * 2

    2). 通過dofile()方法引用其他Lua文件中的函數,如:

1 function fact(n)
2 if n == 0 then
3 return 1
4 else
5 return n * fact(n - 1)
6 end
7 end

    將上面的函數保存到test2.lua文件中。
    /> lua
    > dofile("d:/test2.lua")
    > print(fact(4))
    24
    3). 詞法規范。
    和大多數其它語言一樣,在聲明變量時,變量名可以由任意字母、數字和下划線構成,但是不能以數字開頭。在Lua中還有一個特殊的規則,即以下划線(_)開頭,后面緊隨多個大寫字母(_VERSION),這些變量一般被Lua保留並用於特殊用途,因此我們在聲明變量時需要盡量避免這樣的聲明方式,以免給后期的維護帶來不必要的麻煩。
    Lua是大小寫敏感的,因此對於一些Lua保留關鍵字的使用要特別小心,如and。但是And和AND則不是Lua的保留字。
    4). Lua中的注釋分為兩種,一種是單行注釋,如:
    --This is a single line comment.
    另外一種是多行注釋,如:
    --[[
    This is a multi-lines comment.
    --]]

    3. 全局變量:
    在Lua中全局變量不需要聲明,直接賦值即可。如果直接訪問未初始化的全局變量,Lua也不會報錯,直接返回nil。如果不想再使用該全局變量,可直接將其置為nil。如:
    /> lua
    > print(b)
    nil
    > b = 10
    > print(b)
    10
    > b = nil
    > print(b)
    nil
    
    4. 解釋器程序:
    命令行用法如下:
    lua [options] [lua-script [arguments] ]
    該工具的命令行選項主要有以下3個:
    -e: 可以直接執行命令行中Lua代碼,如:lua -e "print(\"Hello World\")"
    -l: 加載該選項后的Lua庫文件,如:lua -l mylib -e "x = 10",該命令在執行之前先將mylib中的Lua代碼加載到內存中,在后面的命令中就可以直接使用該文件中定義的Lua函數了。
    -i: 在執行完指定的Lua程序文件之后,並不退出解釋器程序,而是直接進入該程序的交互模式。   
    在解釋器程序的交互模式下,我們可以通過在表達式前加等號(=)標識符的方式直接輸出表達式的執行結果。通過該方式,我們可以將該程序用於計算器,如:
    /> lua
    > = 3 + 1 + 4
    8
    該小節最后需要介紹的是lua腳本的命令行參數訪問規則。如:
    /> lua lua-script.lua a b c
    在該腳本的程序入口,lua解釋器會將所有命令行參數創建一個名為arg的table。其中腳本名(lua-script.lua)位於table索引的0位置上。它的第一個參數(a)則位於索引1,其它的參數以此類推。這種索引方式和C語言中讀取命令行參數的規則相同。但是不同的是,Lua提供了負數索引,用以訪問腳本名稱之前的命令行參數,如:
    arg[-1] = lua
    arg[0] = lua-script.lua
    arg[1] = a
    arg[2] = b
    arg[3] = c

二、類型與值:

    Lua是一種動態類型的語言。其語言本身沒有提供類型定義的語法,每個值都“攜帶”了它自身的類型信息。在Lua中有8中基礎類型,分別是:nil、boolean、number、string、userdata、function、thread和table。我們可以通過type函數獲得變量的類型信息,該類型信息將以字符串的形式返回。如:
    > print(type("hello world"))
    string
    > print(type(10.4))
    number
    > print(type(print))
    function
    > print(type(true))
    boolean
    > print(type(nil))
    nil
    > print(type(type(X)))
    string

    1. nil(空):
    nil是一種類型,它只有一個值nil,它的主要功能是由於區別其他任何值。就像之前所說的,一個全局變量在第一次賦值前的默認值的默認值就是nil,將nil賦予一個全局變量等同於刪除它。Lua將nil用於表示一種“無效值”的情況。
    
    2. boolean(布爾):
    該類型有兩個可選值:false和true。在Lua中只有當值是false和nil時才視為“假”,其它值均視為真,如數字零和空字符串,這一點和C語言是不同的。
    
    3. number(數字):
    Lua中的number用於表示實數。Lua中沒有專門的類型表示整數。
    
    4. string(字符串):
    Lua中的字符串通常表示“一個字符序列”。字符串類型的變量是不可變的,因此不能像C語言中那樣直接修改字符串的某一個字符,而是在修改的同時創建了新的字符串。如:

1 a = "one string"
2 b = string.gsub(a,"one","another")
3 print(a)
4 print(b)

    /> lua d:/test.lua    
    one string
    anotner string
    Lua支持和C語言類似的字符轉義序列,見下表:

轉義符 描述
\a 響鈴
\b 退格
\n 換行
\r 回車
\t 水平Tab
\\ 反斜杠
\" 雙引號
\' 單引號

    在Lua中還可以通過[[ all strings ]]的方式來禁用[[ ]]中轉義字符,如:
    page = [[ <html> <head> <title> An Html Page </title> </head> ]]
    如果兩個方括號中包含這樣的內容:a = b[c[i]],這樣將會導致Lua的誤解析,因此在這種情況下,我們可以將其改為[===[ ]===]的形式,從而避免了誤解析的發生。
    Lua提供了運行時的數字與字符串的自動轉換。如:
    > print("10" + 1)
    11
    > print("10 + 1")
    10 + 1
    如果在實際編程中,不希望兩個數字字符串被自動轉換,而是實現字符串之間的連接,可以通過" .. "操作符來完成。如:
    > print(10 .. 20)
    1020
    注意..和兩邊的數字之間必須留有空格,否則就會被Lua誤解析為小數點兒。
    盡管Lua提供了這種自動轉換的功能,為了避免一些不可預測的行為發生,特別是因為Lua版本升級而導致的行為不一致現象。鑒於此,還是應該盡可能使用顯示的轉換,如字符串轉數字的函數tonumber(),或者是數字轉字符串的函數tostring()。對於前者,如果函數參數不能轉換為數字,該函數返回nil。如:

1 line = io.read()
2 n = tonumber(line)
3 if n == nil then
4 error(line .. " is not a valid number")
5 else
6 print(n * 2)
7 end

    關於Lua的字符串最后需要介紹的是"#"標識符,該標識符在字符串變量的前面將返回其后字符串的長度,如:

1 a = "hello"
2 print(#a)

    /> lua d:/test.lua
    5
       
    5. table(表):
    我們可以將Lua中table類型視為“關聯數組”,如C++標准庫中的map,差別是Lua中table的鍵(key)可以為任意類型(nil除外),而map中的鍵只能為模參類型。此外,table沒有固定的大小,可以動態的添加任意數量的元素到一個table中。table是Lua中最主要數據結構,其功能非常強大,可用於實現數組、集合、記錄和隊列數據結構。以下為table的變量聲明,以及關聯數據的初始化方式:

1 a = {}              -- 創建一個table對象,並將它的引用存儲到a
2 k = "x"
3 a[k] = 10 -- 創建了新條目,key = "x", value = 10
4 a[20] = "great" -- 新條目,key = 20, value = "great"
5 print(a["x"])
6 k = 20
7 print(a[k]) -- 打印great
8 a["x"] = a["x"] + 1
9 print(a["x"]) -- 打印11

    所有的table都可以用不同類型的索引來訪問value,當需要容納新條目時,table會自動增長。

 1 a = {}
2 for i = 1, 100 do
3 a[i] = i * 2
4 end
5 print(a[9])
6 a["x"] = 10
7 print(a["x"])
8 print(a["y"]) --table中的變量和全局變量一樣,沒有賦值之前均為nil。
9
10 --輸出結果為
11 --18
12 --10
13 --nil

    在Lua中還提供了另外一種方法用於訪問table中的值,見如下示例:

1 a.x = 10      --等同於a["x"] = 10
2 print(a.x) --等同於print(a["x"])
3 print(a.y) --等同於print(a["y"])

    對於Lua來說,這兩種方式是等價的。但是對於開發者而言,點的寫法隱式的將table表示為記錄,既C語言中的結構體。而之前講述的字符串表示法則意味着任何字符串均可作為table的key。
    如果需要將table表示為傳統的數組,只需將整數作為table的key即可。如:

1 a = {}
2 for i = 1,10 do
3 a[i] = i * 2
4 end
5
6 for i = 1,10 do
7 print(a[i])
8 end

    在Lua中,我通常習慣以1作為數組索引的起始值。而且還有不少內部機制依賴於這個慣例。如:

1 a = {}
2 for i = 1,10 do
3 a[i] = i * 2
4 end
5
6 for i = 1,#a do
7 print(a[i])
8 end

    由於數組實際上仍為一個table,所以對於數組大小的計算需要留意某些特殊的場景,如:
    a = {}
    a[1000] = 1
    在上面的示例中,數組a中索引值為1--999的元素的值均為nil。而Lua則將nil作為界定數據結尾的標志。當一個數組含有“空隙”時,即中間含有nil值,長度操作符#會認為這些nil元素就是結尾標志。當然這肯定不是我們想要的結果。因此對於這些含有“空隙”的數組,我們可以通過函數table.maxn()返回table的最大正數索引值。如:

1 a = {}
2 a[1000] = 1
3 print(table.maxn(a))
4
5 -- 輸出1000


    6. function(函數):
    在Lua中,函數可以存儲在變量中,可以通過參數傳遞其它函數,還可以作為其它函數的返回值。這種特性使語言具有了極大的靈活性。

    7. userdata(自定義類型):
    由於userdata類型可以將任意C語言數據存儲到Lua變量中。在Lua中,這種類型沒有太多預定義的操作,只能進行賦值和相等性測試。userdata用於表示一種由應用程序或C語言庫所創建的新類型。


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