Lua 程序設計初步
作者： 沐楓 （第二人生成員）
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在這篇文章中，我想向大家介紹如何進行Lua程序設計。我假設大家都學過至少壹門編程語言，比如Basic或C，特別是C。因為Lua的最大用途是在宿主程序中作為腳本使用的。
Lua 的語法比較簡單，學習起來也比較省力，但功能卻並不弱。
在Lua中，壹切都是變量，除了關鍵字。請記住這句話。
I. 首先是註釋
寫壹個程序，總是少不了註釋的。
在Lua中，妳可以使用單行註釋和多行註釋。
單行註釋中，連續兩個減號"--"表示註釋的開始，壹直延續到行末為止。相當於C++語言中的"//"。
多行註釋中，由"--[["表示註釋開始，並且壹直延續到"]]"為止。這種註釋相當於C語言中的"/*…*/"。在註釋當中，"[["和"]]"是可以嵌套的。
II. Lua編程
經典的"Hello world"的程序總是被用來開始介紹壹種語言。在Lua中，寫壹個這樣的程序很簡單：
print("Hello world")
在Lua中，語句之間可以用分號"；"隔開，也可以用空白隔開。壹般來說，如果多個語句寫在同壹行的話，建議總是用分號隔開。
Lua 有好幾種程序控制語句，如：
條件控制：if 條件 then … elseif 條件 then … else … end
While循環：while 條件 do … end
Repeat循環：repeat … until 條件
For循環：for 變量 = 初值，終點值，步進 do … end
For循環：for 變量1，變量2，… ，變量N in表或枚舉函數 do … end
註意壹下，for的循環變量總是只作用於for的局部變量，妳也可以省略步進值，這時候，for循環會使用1作為步進值。
妳可以用break來中止壹個循環。
如果妳有程序設計的基礎，比如妳學過Basic，C之類的，妳會覺得Lua也不難。但Lua有幾個地方是明顯不同於這些程序設計語言的，所以請特別註意。
．語句塊
語句塊在C++中是用"{"和"}"括起來的，在Lua中，它是用do 和 end 括起來的。比如：
do print("Hello") end
妳可以在 函數 中和 語句塊 中定局部變量。
．賦值語句
賦值語句在Lua被強化了。它可以同時給多個變量賦值。
例如：
a,b,c,d=1,2,3,4
甚至是：
a,b=b,a -- 多麽方便的交換變量功能啊。
在默認情況下，變量總是認為是全局的。假如妳要定義局部變量，則在第壹次賦值的時候，需要用local說明。比如：
local a,b,c = 1,2,3 -- a,b,c都是局部變量
．數值運算
和C語言壹樣，支持 +, -, *, /。但Lua還多了壹個"^"。這表示指數乘方運算。比如2^3 結果為8, 2^4結果為16。
連接兩個字符串，可以用".."運處符。如：
"This a " .. "string." -- 等於 "this a string"
．比較運算
< > <= >= == ~=
分別表示 小於，大於，不大於，不小於，相等，不相等
所有這些操作符總是返回true或false。
對於Table，Function和Userdata類型的數據，只有 == 和 ~=可以用。相等表示兩個變量引用的是同壹個數據。比如：
a={1,2}
b=a
print(a==b, a~=b) -- true, false
a={1,2}
b={1,2}
print(a==b, a~=b) -- false, true
．邏輯運算
and, or, not
其中，and 和 or 與C語言區別特別大。
在這裏，請先記住，在Lua中，只有false和nil才計算為false，其它任何數據都計算為true，0也是true！
and 和 or的運算結果不是true和false，而是和它的兩個操作數相關。
a and b：如果a為false，則返回a；否則返回b
a or b：如果 a 為true，則返回a；否則返回b
舉幾個例子：
print(4 and 5) --> 5
print(nil and 13) --> nil
print(false and 13) --> false
print(4 or 5) --> 4
print(false or 5) --> 5
在Lua中這是很有用的特性，也是比較令人混洧的特性。
我們可以模擬C語言中的語句：x = a? b : c，在Lua中，可以寫成：x = a and b or c。
最有用的語句是： x = x or v，它相當於：if not x then x = v end 。
．運算符優先級，從高到低順序如下：
^
not - （壹元運算）
* / + -
..（字符串連接）
< > <= >= ~= ==
and
or
III. 關鍵字
關鍵字是不能做為變量的。Lua的關鍵字不多，就以下幾個：
and break do else elseif
end false for function if
in local nil not or
repeat return then true until while
IV. 變量類型
怎麽確定壹個變量是什麽類型的呢？大家可以用type()函數來檢查。Lua支持的類型有以下幾種：
Nil 空值，所有沒有使用過的變量，都是nil。nil既是值，又是類型。
Boolean 布爾值
Number 數值，在Lua裏，數值相當於C語言的double
String 字符串，如果妳願意的話，字符串是可以包含'\0'字符的
Table 關系表類型，這個類型功能比較強大，我們在後面慢慢說。
Function 函數類型，不要懷疑，函數也是壹種類型，也就是說，所有的函數，它本身就是壹個變量。
Userdata 嗯，這個類型專門用來和Lua的宿主打交道的。宿主通常是用C和C++來編寫的，在這種情況下，Userdata可以是宿主的任意數據類型，常用的有Struct和指針。
Thread 線程類型，在Lua中沒有真正的線程。Lua中可以將壹個函數分成幾部份運行。如果感興趣的話，可以去看看Lua的文檔。
V. 變量的定義
所有的語言，都要用到變量。在Lua中，不管妳在什麽地方使用變量，都不需要聲明，並且所有的這些變量總是全局變量，除非，妳在前面加上"local"。
這壹點要特別註意，因為妳可能想在函數裏使用局部變量，卻忘了用local來說明。
至於變量名字，它是大小寫相關的。也就是說，A和a是兩個不同的變量。
定義壹個變量的方法就是賦值。"＝"操作就是用來賦值的
我們壹起來定義幾種常用類型的變量吧。
A. Nil
正如前面所說的，沒有使用過的變量的值，都是Nil。有時候我們也需要將壹個變量清除，這時候，我們可以直接給變量賦以nil值。如：
var1=nil -- 請註意 nil 壹定要小寫
B. Boolean
布爾值通常是用在進行條件判斷的時候。布爾值有兩種：true 和 false。在Lua中，只有false和nil才被計算為false，而所有任何其它類型的值，都是true。比如0，空串等等，都是true。不要被 C語言的習慣所誤導，0在Lua中的的確確是true。妳也可以直接給壹個變量賦以Boolean類型的值，如：
varboolean = true
C. Number
在Lua中，是沒有整數類型的，也不需要。壹般情況下，只要數值不是很大（比如不超過100,000,000,000,000），是不會產生舍入誤差的。在很多CPU上，實數的運算並不比整數慢。
實數的表示方法，同C語言類似，如：
4 0.4 4.57e-3 0.3e12 5e+20
D. String
字符串，總是壹種非常常用的高級類型。在Lua中，妳可以非常方便的定義很長很長的字符串。
字符串在Lua中有幾種方法來表示，最通用的方法，是用雙引號或單引號來括起壹個字符串的，如：
"This is a string."
和C語言相同的，它支持壹些轉義字符，列表如下：
\a bell
\b back space
\f form feed
\n newline
\r carriage return
\t horizontal tab
\v vertical tab
\\ backslash
\" double quote
\' single quote
\[ left square bracket
\] right square bracket
由於這種字符串只能寫在壹行中，因此，不可避免的要用到轉義字符。加入了轉義字符的串，看起來實在是不敢恭維，比如：
"one line\nnext line\n\"in quotes\", 'in quotes'"
壹大堆的"\"符號讓人看起來很倒胃口。如果妳與我有同感，那麽，我們在Lua中，可以用另壹種表示方法：用"[["和"]]"將多行的字符串括起來，如：
page = [[
<HTML>
<HEAD>
<TITLE>An HTML Page</TITLE>
</HEAD>
<BODY>
<A HREF="http://www.lua.org">Lua</A>
[[a text between double brackets]]
</BODY>
</HTML>
]]
值得註意的是，在這種字符串中，如果含有單獨使用的"[["或"]]"就仍然得用"\["或"\]"來避免歧義。當然，這種情況是極少會發生的。
E. Table
關系表類型，這是壹個很強大的類型。我們可以把這個類型看作是壹個數組。只是C語言的數組，只能用正整數來作索引；在Lua中，妳可以用任意類型來作數組的索引，除了nil。同樣，在C語言中，數組的內容只允許壹種類型；在Lua中，妳也可以用任意類型的值來作數組的內容，除了nil。
Table的定義很簡單，它的主要特征是用"{"和"}"來括起壹系列數據元素的。比如：
T1 = {} -- 定義壹個空表
T1[1]=10 -- 然後我們就可以象C語言壹樣來使用它了。
T1["John"]={Age=27, Gender="Male"}
這壹句相當於：
T1["John"]={} -- 必須先定義成壹個表，還記得未定義的變量是nil類型嗎
T1["John"]["Age"]=27
T1["John"]["Gender"]="Male"
當表的索引是字符串的時候，我們可以簡寫成：
T1.John={}
T1.John.Age=27
T1.John.Gender="Male"
或
T1.John{Age=27, Gender="Male"}
這是壹個很強的特性。
在定義表的時候，我們可以把所有的數據內容壹起寫在"{"和"}"之間，這樣子是非常方便，而且很好看。比如，前面的T1的定義，我們可以這麽寫：
T1=
{
10, -- 相當於 [1] = 10
[100] = 40,
John= -- 如果妳原意，妳還可以寫成：["John"] =
{
Age=27, -- 如果妳原意，妳還可以寫成：["Age"] =27
Gender=Male -- 如果妳原意，妳還可以寫成：["Gender"] =Male
},
20 -- 相當於 [2] = 20
}
看起來很漂亮，不是嗎？我們在寫的時候，需要註意三點：
第壹，所有元素之間，總是用逗號"，"隔開；
第二，所有索引值都需要用"["和"]"括起來；如果是字符串，還可以去掉引號和中括號；
第三，如果不寫索引，則索引就會被認為是數字，並按順序自動從1往後編；
表類型的構造是如此的方便，以致於常常被人用來代替配置文件。是的，不用懷疑，它比ini文件要漂亮，並且強大的多。
F. Function
函數，在Lua中，函數的定義也很簡單。典型的定義如下：
function add(a,b) -- add 是函數名字，a和b是參數名字
return a+b -- return 用來返回函數的運行結果
end
請註意，return語言壹定要寫在end之前。假如妳非要在中間放上壹句return，那麽請寫成：do return end。
還記得前面說過，函數也是變量類型嗎？上面的函數定義，其實相當於：
add = function (a,b) return a+b end
當妳重新給add賦值時，它就不再表示這個函數了。妳甚至可以賦給add任意數據，包括nil （這樣，妳就清除了add變量）。Function是不是很象C語言的函數指針呢？
和C語言壹樣，Lua的函數可以接受可變參數個數，它同樣是用"…"來定義的，比如：
function sum (a,b,…)
如果想取得…所代表的參數，可以在函數中訪問arg局部變量（表類型）得到。
如 sum(1,2,3,4)
則，在函數中，a = 1, b = 2, arg = {3, 4}
更可貴的是，它可以同時返回多個結果，比如：
function s()
return 1,2,3,4
end
a,b,c,d = s() -- 此時，a = 1, b = 2, c = 3, d = 4
前面說過，表類型可以擁有任意類型的值，包括函數！因此，有壹個很強大的特性是，擁有函數的表，哦，我想更恰當的應該說是對象吧。Lua可以使用面向對象編程了。不信？那我舉例如下：
t =
{
Age = 27
add = function(self, n) self.Age = self.Age+n end
}
print(t.Age) -- 27
t.add(t, 10)
print(t.Age) -- 37
不過，t.add(t,10) 這壹句實在是有點土對吧？沒關系，在Lua中，妳可以簡寫成：
t:add(10) -- 相當於 t.add(t,10)
G. Userdata 和 Thread
這兩個類型的話題，超出了本文的內容，就不打算細說了。
VI. 結束語
就這麽結束了嗎？當然不是，接下來，需要用Lua解釋器，來幫助妳理解和實踐了。這篇小文只是幫助妳大體了解Lua的語法。如果妳有編程基礎，相信會很快對Lua上手了。
就象C語言壹樣，Lua提供了相當多的標準函數來增強語言的功能。使用這些標準函數，妳可以很方便的操作各種數據類型，並處理輸入輸出。有關這方面的信息，妳可以參考《Programming in Lua 》壹書，妳可以在網絡上直接觀看電子版，網址為：http://www.lua.org/pil/index.html
使用例程
1. 函數的使用
以下程序演示了如何在Lua中使用函數, 及局部變量
例e02.lua
-- functions
function pythagorean(a, b)
local c2 = a^2 + b^2
return sqrt(c2)
end
print(pythagorean(3,4))
運行結果
5
程序說明
在Lua中函數的定義格式為:
function 函數名(參數)
...
end
與Pascal語言不同, end不需要與begin配對, 只需要在函數結束後打個end就可以了.
本例函數的作用是已知直角三角形直角邊, 求斜邊長度. 參數a,b分別表示直角邊長,
在函數內定義了local形變量用於存儲斜邊的平方. 與C語言相同, 定義在函數內的代
碼不會被直接執行, 只有主程序調用時才會被執行.
local表示定義壹個局部變量, 如果不加local剛表示c2為壹個全局變量, local的作用域
是在最裏層的end和其配對的關鍵字之間, 如if ... end, while ... end等。全局變量的
作用域是整個程序。
2. 循環語句
例e03.lua
-- Loops
for i=1,5 do
print("i is now " .. i)
end
運行結果
i is now 1
i is now 2
i is now 3
i is now 4
i is now 5
程序說明
這裏偶們用到了for語句
for 變量 = 參數1, 參數2, 參數3 do
循環體
end
變量將以參數3為步長, 由參數1變化到參數2
例如:
for i=1,f(x) do print(i) end
for i=10,1,-1 do print(i) end
這裏print("i is now " .. i)中，偶們用到了..，這是用來連接兩個字符串的，
偶在(1)的試試看中提到的，不知道妳們答對了沒有。
雖然這裏i是壹個整型量，Lua在處理的時候會自動轉成字符串型，不需偶們費心。
3. 條件分支語句
例e04.lua
-- Loops and conditionals
for i=1,5 do
print(“i is now “ .. i)
if i < 2 then
print(“small”)
elseif i < 4 then
print(“medium”)
else
print(“big”)
end
end
運行結果
i is now 1
small
i is now 2
medium
i is now 3
medium
i is now 4
big
i is now 5
big
程序說明
if else用法比較簡單, 類似於C語言, 不過此處需要註意的是整個if只需要壹個end,
哪怕用了多個elseif, 也是壹個end.
例如
if op == "+" then
r = a + b
elseif op == "-" then
r = a - b
elseif op == "*" then
r = a*b
elseif op == "/" then
r = a/b
else
error("invalid operation")
end
數組的使用
1.簡介
Lua語言只有壹種基本數據結構, 那就是table, 所有其他數據結構如數組啦,
類啦, 都可以由table實現.
2.table的下標
例e05.lua
-- Arrays
myData = {}
myData[0] = “foo”
myData[1] = 42
-- Hash tables
myData[“bar”] = “baz”
-- Iterate through the
-- structure
for key, value in myData do
print(key .. “=“ .. value)
end
輸出結果
0=foo
1=42
bar=baz
程序說明
首先定義了壹個table myData={}, 然後用數字作為下標賦了兩個值給它. 這種
定義方法類似於C中的數組, 但與數組不同的是, 每個數組元素不需要為相同類型,
就像本例中壹個為整型, 壹個為字符串.
程序第二部分, 以字符串做為下標, 又向table內增加了壹個元素. 這種table非常
像STL裏面的map. table下標可以為Lua所支持的任意基本類型, 除了nil值以外.
Lua對Table占用內存的處理是自動的, 如下面這段代碼
a = {}
a["x"] = 10
b = a -- `b' refers to the same table as `a'
print(b["x"]) --> 10
b["x"] = 20
print(a["x"]) --> 20
a = nil -- now only `b' still refers to the table
b = nil -- now there are no references left to the table
b和a都指向相同的table, 只占用壹塊內存, 當執行到a = nil時, b仍然指向table,
而當執行到b=nil時, 因為沒有指向table的變量了, 所以Lua會自動釋放table所占內存
3.Table的嵌套
Table的使用還可以嵌套，如下例
例e06.lua
-- Table ‘constructor’
myPolygon = {
color=“blue”,
thickness=2,
npoints=4;
{x=0, y=0},
{x=-10, y=0},
{x=-5, y=4},
{x=0, y=4}
}
-- Print the color
print(myPolygon[“color”])
-- Print it again using dot
-- notation
print(myPolygon.color)
-- The points are accessible
-- in myPolygon[1] to myPolygon[4]
-- Print the second point’s x
-- coordinate
print(myPolygon[2].x)
程序說明
首先建立壹個table, 與上壹例不同的是，在table的constructor裏面有{x=0,y=0},
這是什麽意思呢？ 這其實就是壹個小table, 定義在了大table之內, 小table的
table名省略了.
最後壹行myPolygon[2].x，就是大table裏面小table的訪問方式.