Lua_Real_Programming

Posted 2021-04-03 程序员不是码农

《Programming in Lua》的第二部分，主要介绍Lua中的闭包，模式匹配，日期时间表示，数据结构实现，编译执行和错误方式，以及模块(Modules)和包(Packages)的概念。

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Closures（闭包）

Lua的函数function属于first-class的值, 也就是function同Lua中的其他类型number、string、table等所处的地位一样，function也可作为一个变量存储在table中。

那么如何理解function是为first-class呢？以下通过两种函数申明方式来进行解释

这两种声明方式都是申明一个foo的函数，实现2 * x的功能。

第2种申明可如此理解：右侧函数定义作为一条申明语句，创建一个类型为function的值，并把它赋予foo这个变量。甚至，可以理解在Lua中所有的函数都是匿名的，我们平常用到的函数比如print，只不过是把print作为一个变量保存了对应的函数而已。

使用table.sort来举例说明匿名函数的便利性，根据如下network中name这种字段的字母逆序进行排序

函数声明方式

对于局部函数，需要注意递归的情况，如下申明会出现函数未定义情况。

闭包

先看如下例子：

以上就是一个闭包，newCounter返回一个匿名函数，而这个匿名函数用到了newCounter中定义的local变量count，这个count就是所谓的上值(up-value)，每次调用这个返回的匿名函数比如c1()，这个count貌似已经不在作用域内了，因为newCounter已经返回了，于是，Lua中采用闭包来处理和解决这种情况，每一次的调用，这个count的值会加一并保存。当创建一个新的匿名函数比如c2，c2的count跟c1拥有的count是完全分开独立，互不干扰的，也就是说c2产生了一个新的闭包。因此c1和c2是基于同一个匿名函数的不同闭包。

闭包让Lua函数的功能变得更强大，以下是使用闭包的例子：

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Pattern Matching（模式匹配）

Lua模式匹配的实现代码不到600行，没有实现所有POSIX正则表达式的全部功能，但是Lua模式匹配功能强大，提供了很多feature是在标准的POSIX中很难做到的。

模式匹配相关函数

string.gsub, 这个接口之前已有介绍，不再赘述。

string.find

string.find (s, pattern [, init [, plain]])

寻找字符串s中pattern匹配的位置，匹配成功则返回两个索引值（pattern的起始和终止位置），否则返回nil。

第三个可选参数init表明从哪里开始搜索，其默认值是1

第四个可选参数plain表明是否为普通的字符串子串的搜索，不考虑模式匹配，如下：

string.match

string.match (s, pattern [, init])

跟string.find类似，但是其不是返回成功匹配的位置，而是返回成功匹配的内容，第三个默认参数init同样为指定搜索起点。例子如下：

string.gmatch

string.gmatch(s, pattern)

返回一个迭代器函数，遍历字符串中所有出现的pattern。

Patterns模式

Lua中使用%来作为转义字符，常用字符含义如下

所有转义字符的大写，表示其补集，例如%A代表所有的非字母字符（%a为所有字符），如：

在Lua的模式中有一些字符具有特殊含义，被称为Magic Characters, 如下：

Lua提供了4种修改器如下：

Exercise

请编写一个函数split,该函数接受两个参数，第一个参数是字符串，第二个参数是分隔符模式：

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Date and Time （日期和时间）

Lua中日期和时间有两种表示方式：一种是整数形式，一种是table形式（日期table有以下这些域：year, month, day, hour, min, sec, way, yay, and isdst）。

os.time

os.date

其功能跟os.time相反，是将数字表示的时间和日期转换成date table或者字符串等更加易读的形式。

例如：

Date-Time操作

计算从此刻起40天以后那天的日期

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Data Structures（数据结构）

Lua可以用table高效的实现数组，列表，队列，集合等数据结构。

Arrays数组

Linked List列表

Queue队列

Sets集合

将元素作为key放入table中，value置为true即可

String buffer字符串缓存

假定我们需要从文件中一行行读取数据，可以选用以下方法：

这种方式效率极低，前面我们也提高过..进行字符串拼接是很低效的（一次拼接就是一个内存分配和字符移动）。因此可以选用更为高效的方式table.concat

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Compilation, Execution, and Errors

Compilation

loadfile从文件中加载Lua代码，只编译代码并将编译结果作为函数返回，dofile是基于loadfile，会执行函数，可定义如下：

dofile更加完整，但是loadfile更加灵活，可只编译一次，运行多次，而dofile每次运行都需要编译，开销大。

load跟loadfile功能类似，但是load不是从文件中读取Lua代码，而是从字符串或者函数中读取，如：

在加载定义了函数的代码块时，有一个坑需要注意，lua中定义是需要通过赋值的：

当使用loadfile加载上述两个文件时，加载foo1.lua后foo函数是没有被定义，需要执行之后才可使用，而foo2.lua被加载后foo可直接使用，如下:

Errors

处理错误的方式：

可以使用pcall在lua代码内部处理错误，不过使用pcall是看不到traceback的，因为其在返回错误代码时就已经销毁了调用栈。

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Modules and Packages （模块和包）

模块：是能够通过函数require加载，然后返回一个table，任何模块导出的函数和常量，都定义在table中，这个table可以看作是一个命名空间。

Packages：由许多模块组成。

模块在lua中不是first-class，其不能作为参数传递给函数。

require加载模块时，会从package.path路径中去搜索，如果找到了对应文件，就通过loadfile进行加载。如果package.path中不能找对应的lua文件，就会从c库中去搜索，即package.cpath，如果在c库中找到了，就通过package.loadlib去找luaopen_modname的函数，其中modname为模块名称，luaopen_modname表示一个lua函数。

路径搜索

require搜索路径由一系列模版组成，模版之间用;隔开，如下；

如果调用require sql，直接用sql替换上述路径中的?，那么其搜索顺序如下：

以下为实现一个类似package.searchpath的例子

首先要把modname中的.换成/，然后将modname替换path中的?。

Lua中实现模块的方法

定义一个table，将所有函数放入table中，并返回table即可：

主要介绍Lua中闭包概念以及其用途，Lua的模式匹配，日期时间的两种表现形式以及相关转换接口，如何使用table实现其他数据结构如数组，列表，队列，集合等，实现，编译执行和错误方式，最后介绍了模块(Modules)和包(Packages)的概念。

参考：

http://www.lua.org/pil/

http://www.lua.org/manual/5.3/manual.html#lua_call

END