Lua中的闭包

Posted 2020-08-16 Ring_1992

【什么是闭包？】

闭包在Lua中是一个非常重要的概念，闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。我们再来看一段代码：

function newCounter()
     local i = 0
     return function () -- 匿名函数
          i = i + 1
          return i
     end
end

c1 = newCounter()
print(c1()) 
print(c1())

根据刚刚说的闭包的概念，结合上面的代码，来说说这个概念。闭包=函数+引用环境。上述代码中的newCounter函数返回了一个函数，而这个返回的匿名函数就是闭包的组成部分中的函数；引用环境就是变量i所在的环境。实际上，闭包只是在形式和表现上像函数，但实际上不是函数，我们都知道，函数就是一些可执行语句的组合体，这些代码语句在函数被定义后就确定了，并不会再执行时发生变化，所以函数只有一个实例。而闭包在运行时可以有多个实例，不同的引用环境和相同的函数组合可以产生不同的实例，就好比相同的类代码，可以创建不同的类实例一样。在看别人的文章时，看到有这样的说法：子函数可以使用父函数中的局部变量，这种行为就叫做闭包！这种说法其实就说明了闭包的一种表象，让我们从外在形式上，能更好的理解什么是闭包。至于深层次的闭包，我们接着继续。

【再看闭包】

看过我博客的朋友都清楚，我之前的博客都是写的关于C++的东西，对于学习C++的我，理解Lua的闭包时，确实存在一些“难度”。首先，在Lua中，创建一个函数，就像定义一个普通类型值一样的，也就是我之前的博文中说的，Lua中的函数和和普通类型是没有区别的。Lua中的函数就是所谓的“第一类值”，它可以被存放在变量或数据结构中，可以当做参数传递给另一个函数，可以是一个函数的返回值，还可以在运行期间被创建。Lua中的函数就是这样的一种“东西”，它很灵活。还记得我在《Lua中的函数》博文中提到的“非局部的变量”这个概念么？这是一个非常很重要的概念，它可以理解为不是在局部作用范围内定义的一个变量，同时，它又不是一个全局变量，也就是大家说的upvalue，由于有了这样的一种变量的存在，就成全了Lua中的闭包。这种变量主要应用在嵌套函数和匿名函数里。我们都知道，可以在Lua的函数中再定义函数，也就是内嵌函数，内嵌函数可以访问外部函数已经创建的所有局部变量，而这些变量就被称为该内嵌函数的upvalue，upvalue实际指的是变量而不是值，这些变量可以在内部函数之间共享，比如以下代码：

function Fun1()
     local iVal = 10          -- upvalue
     function InnerFunc1()     -- 内嵌函数
          print(iVal)          --
     end

     function InnerFunc2()     -- 内嵌函数
          iVal = iVal + 10
     end

     return InnerFunc1, InnerFunc2
end

-- 将函数赋值给变量，此时变量a绑定了函数InnerFunc1, b绑定了函数InnerFunc2
local a, b = Fun1()

-- 调用a
a()          -->10

-- 调用b
b()          -->在b函数中修改了upvalue iVal

-- 调用a打印修改后的upvalue
a()          -->20

上述这段简单的代码，就验证了在内嵌函数中是共享upvalue的，就好比C++类中的成员函数可以访问和修改成员变量一样。

【使用闭包】

可以看到闭包是数据和行为的结合体，就好比C++中的类，这样就使得闭包具有较好的抽象能力，在某些场合下，我们需要记住某次调用完成以后数据的状态，就好比C++中的static类型的变量，每次调用完成以后，static类型的变量并不会被清除。使用闭包就可以很好的完成该功能，在下一篇博文中，我将会讲到使用闭包完成迭代器功能。