Step By Step(Lua基础知识)
Step By Step(Lua基础知识)
一、基础知识：
1. 第一个程序和函数：
在目前这个学习阶段，运行Lua程序最好的方式就是通过Lua自带的解释器程序，如：
/> lua
> print("Hello World")
Hello World
这样我们就可以以交互性的方式输入lua代码，并立即得到执行结果了。对于代码块较少的测试程序来说，这种方式确实是非常方便的，然而对于相对复杂的程序而言，这种方式就不是很合适了。如果是这样，我们可以将Lua代码保存到一个独立的Lua程序文件中，之后再通过Lua解释器程序以命令行参数的形式执行文件中的Lua代码。如我们将下面的Lua代码保存到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. 代码规范：
1). Lua的多条语句之间并不要求任何分隔符，如C语言的分号(;)，其中换行符也同样不能起到语句分隔的作用。因此下面的写法均是合法的。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). 通过dofile()方法引用其他Lua文件中的函数，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
将上面的函数保存到test2.lua文件中。
/> lua
> dofile("d:/test2.lua")
> print(fact(4))
24
3). 词法规范。
和大多数其它语言一样，在声明变量时，变量名可以由任意字母、数字和下划线构成，但是不能以数字开头。在Lua中还有一个特殊的规则，即以下划线(_)开头，后面紧随多个大写字母(_VERSION)，这些变量一般被Lua保留并用于特殊用途，因此我们在声明变量时需要尽量避免这样的声明方式，以免给后期的维护带来不必要的麻烦。
Lua是大小写敏感的，因此对于一些Lua保留关键字的使用要特别小心，如and。但是And和AND则不是Lua的保留字。
4). Lua中的注释分为两种，一种是单行注释，如：
--This is a single line comment.
另外一种是多行注释，如：
--[[
This is a multi-lines comment.
--]]
3. 全局变量：
在Lua中全局变量不需要声明，直接赋值即可。如果直接访问未初始化的全局变量，Lua也不会报错，直接返回nil。如果不想再使用该全局变量，可直接将其置为nil。如：
/> lua
> print(b)
nil
> b = 10
> print(b)
10
> b = nil
> print(b)
nil
4. 解释器程序：
命令行用法如下：
lua [options] [lua-script [arguments] ]
该工具的命令行选项主要有以下3个：
-e: 可以直接执行命令行中Lua代码，如：lua -e "print(\"Hello World\")"
-l: 加载该选项后的Lua库文件，如：lua -l mylib -e "x = 10"，该命令在执行之前先将mylib中的Lua代码加载到内存中，在后面的命令中就可以直接使用该文件中定义的Lua函数了。
-i: 在执行完指定的Lua程序文件之后，并不退出解释器程序，而是直接进入该程序的交互模式。
在解释器程序的交互模式下，我们可以通过在表达式前加等号(=)标识符的方式直接输出表达式的执行结果。通过该方式，我们可以将该程序用于计算器，如：
/> lua
> = 3 + 1 + 4
8
该小节最后需要介绍的是lua脚本的命令行参数访问规则。如：
/> lua lua-script.lua a b c
在该脚本的程序入口，lua解释器会将所有命令行参数创建一个名为arg的table。其中脚本名(lua-script.lua)位于table索引的0位置上。它的第一个参数(a)则位于索引1，其它的参数以此类推。这种索引方式和C语言中读取命令行参数的规则相同。但是不同的是，Lua提供了负数索引，用以访问脚本名称之前的命令行参数，如：
arg[-1] = lua
arg[0] = lua-script.lua
arg[1] = a
arg[2] = b
arg[3] = c
二、类型与值：
Lua是一种动态类型的语言。其语言本身没有提供类型定义的语法，每个值都“携带”了它自身的类型信息。在Lua中有8中基础类型，分别是：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread和table。我们可以通过type函数获得变量的类型信息，该类型信息将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是一种类型，它只有一个值nil，它的主要功能是由于区别其他任何值。就像之前所说的，一个全局变量在第一次赋值前的默认值的默认值就是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。
2. boolean(布尔)：
该类型有两个可选值：false和true。在Lua中只有当值是false和nil时才视为“假”，其它值均视为真，如数字零和空字符串，这一点和C语言是不同的。
3. number(数字)：
Lua中的number用于表示实数。Lua中没有专门的类型表示整数。
4. string(字符串)：
Lua中的字符串通常表示“一个字符序列”。字符串类型的变量是不可变的，因此不能像C语言中那样直接修改字符串的某一个字符，而是在修改的同时创建了新的字符串。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语言类似的字符转义序列，见下表：
| 转义符 | 描述 |
| \a | 响铃 |
| \b | 退格 |
| \n | 换行 |
| \r | 回车 |
| \t | 水平Tab |
| \\ | 反斜杠 |
| \" | 双引号 |
| \' | 单引号 |
在Lua中还可以通过[[ all strings ]]的方式来禁用[[ ]]中转义字符，如：
page = [[ <html> <head> <title> An Html Page </title> </head> ]]
如果两个方括号中包含这样的内容：a = b[c[i]]，这样将会导致Lua的误解析，因此在这种情况下，我们可以将其改为[===[ 和 ]===]的形式，从而避免了误解析的发生。
Lua提供了运行时的数字与字符串的自动转换。如：
> print("10" + 1)
11
> print("10 + 1")
10 + 1
如果在实际编程中，不希望两个数字字符串被自动转换，而是实现字符串之间的连接，可以通过" .. "操作符来完成。如：
> print(10 .. 20)
1020
注意..和两边的数字之间必须留有空格，否则就会被Lua误解析为小数点儿。
尽管Lua提供了这种自动转换的功能，为了避免一些不可预测的行为发生，特别是因为Lua版本升级而导致的行为不一致现象。鉴于此，还是应该尽可能使用显示的转换，如字符串转数字的函数tonumber()，或者是数字转字符串的函数tostring()。对于前者，如果函数参数不能转换为数字，该函数返回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
关于Lua的字符串最后需要介绍的是"#"标识符，该标识符在字符串变量的前面将返回其后字符串的长度，如：
1 a = "hello"
2 print(#a)
/> lua d:/test.lua
5
5. table(表)：
我们可以将Lua中table类型视为“关联数组”，如C++标准库中的map，差别是Lua中table的键(key)可以为任意类型(nil除外)，而map中的键只能为模参类型。此外，table没有固定的大小，可以动态的添加任意数量的元素到一个table中。table是Lua中最主要数据结构，其功能非常强大，可用于实现数组、集合、记录和队列数据结构。以下为table的变量声明，以及关联数据的初始化方式：
1 a = {} -- 创建一个table对象，并将它的引用存储到a
2 k = "x"
3 a[k] = 10 -- 创建了新条目，key = "x", value = 10
4 a[20] = "great" -- 新条目，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都可以用不同类型的索引来访问value，当需要容纳新条目时，table会自动增长。
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中的变量和全局变量一样，没有赋值之前均为nil。
9
10 --输出结果为
11 --18
12 --10
13 --nil
在Lua中还提供了另外一种方法用于访问table中的值，见如下示例：
1 a.x = 10 --等同于a["x"] = 10
2 print(a.x) --等同于print(a["x"])
3 print(a.y) --等同于print(a["y"])
对于Lua来说，这两种方式是等价的。但是对于开发者而言，点的写法隐式的将table表示为记录，既C语言中的结构体。而之前讲述的字符串表示法则意味着任何字符串均可作为table的key。
如果需要将table表示为传统的数组，只需将整数作为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，我通常习惯以1作为数组索引的起始值。而且还有不少内部机制依赖于这个惯例。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
由于数组实际上仍为一个table，所以对于数组大小的计算需要留意某些特殊的场景，如：
a = {}
a[1000] = 1
在上面的示例中，数组a中索引值为1--999的元素的值均为nil。而Lua则将nil作为界定数据结尾的标志。当一个数组含有“空隙”时，即中间含有nil值，长度操作符#会认为这些nil元素就是结尾标志。当然这肯定不是我们想要的结果。因此对于这些含有“空隙”的数组，我们可以通过函数table.maxn()返回table的最大正数索引值。如：
1 a = {}
2 a[1000] = 1
3 print(table.maxn(a))
4
5 -- 输出1000
6. function(函数)：
在Lua中，函数可以存储在变量中，可以通过参数传递其它函数，还可以作为其它函数的返回值。这种特性使语言具有了极大的灵活性。
7. userdata(自定义类型)：
由于userdata类型可以将任意C语言数据存储到Lua变量中。在Lua中，这种类型没有太多预定义的操作，只能进行赋值和相等性测试。userdata用于表示一种由应用程序或C语言库所创建的新类型。
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