Lua簡明教程

這幾天系統地學習了一下Lua這個腳本語言，Lua腳本是一個很輕量級的腳本，也是號稱性能最高的腳本，用在很多需要性能的地方，比如：游戲腳本，nginx，wireshark的腳本，當你把他的源碼下下來編譯後，你會發現解釋器居然不到200k，這是多麼地變態啊（/bin/sh都要1M，MacOS平台），而且能和C語言非常好的互動。我很好奇得浏覽了一下Lua解釋器的源碼，這可能是我看過最干淨的C的源碼了。

我不想寫一篇大而全的語言手冊，一方面是因為已經有了，重要的原因是，因為大篇幅的文章會挫敗人的學習熱情，我始終覺得好的文章讀起來就像拉大便一樣，能一口氣很流暢地搞完，才會讓人爽（這也是我為什麼不想寫書的原因）。所以，這必然又是一篇“入廁文章”，還是那句話，我希望本文能夠讓大家利用上下班，上廁所大便的時間學習一個技術。呵呵。

相信你現在已經在廁所裡脫掉褲子露出屁股已經准備好大便了，那就讓我們暢快地排洩吧……

運行

首先，我們需要知道，Lua是類C的，所以，他是大小寫字符敏感的。

下面是Lua的Hello World。注意：Lua腳本的語句的分號是可選的，這個和GO語言很類似。

print("Hello World")

你可以像python一樣，在命令行上運行lua命令後進入lua的shell中執行語句。

chenhao-air:lua chenhao$ lua
Lua 5.2.2  Copyright (C) 1994-2013 Lua.org, PUC-Rio
> print("Hello, World")
Hello, World
> 

也可以把腳本存成一個文件，用如下命令行來運行。

>lua  file.lua

或是像shell一樣運行：

chenhao-air:lua chenhao$ cat hello.lua
#!/usr/local/bin/lua
print("Hello, World")
chenhao-air:lua chenhao$ chmod +x hello.lua
chenhao-air:test chenhao$ ./hello.lua
Hello, World

語法

注釋

-- 兩個減號是行注釋

--[[
 這是塊注釋
 這是塊注釋
 --]]

變量

Lua的數字只有double型，64bits，你不必擔心Lua處理浮點數會慢（除非大於100,000,000,000,000），或是會有精度問題。

你可以以如下的方式表示數字，0x開頭的16進制和C是很像的。

num = 1024
num = 3.0
num = 3.1416
num = 314.16e-2
num = 0.31416E1
num = 0xff
num = 0x56

字符串你可以用單引號，也可以用雙引號，還支持C類型的轉義，比如： ‘\a’ （響鈴）， ‘\b’ （退格）， ‘\f’ （表單）， ‘\n’ （換行）， ‘\r’ （回車）， ‘\t’ （橫向制表）， ‘\v’ （縱向制表）， ‘\\’ （反斜槓）， ‘\”‘ （雙引號）， 以及 ‘\” （單引號)

下面的四種方式定義了完全相同的字符串（其中的兩個中括號可以用於定義有換行的字符串）

a = 'alo\n123"'
a = "alo\n123\""
a = '\97lo\10\04923"'
a = [[alo
123"]]

C語言中的NULL在Lua中是nil，比如你訪問一個沒有聲明過的變量，就是nil，比如下面的v的值就是nil

v = UndefinedVariable

布爾類型只有nil和false是 false，數字0啊，‘’空字符串（’′）都是true！

另外，需要注意的是：lua中的變量如果沒有特殊說明，全是全局變量，那怕是語句塊或是函數裡。變量前加local關鍵字的是局部變量。

theGlobalVar = 50
local theLocalVar = "local variable"

控制語句

不多說了，直接看代碼吧（注意：Lua沒有++或是+=這樣的操作）

while循環

sum = 0
num = 1
while num <= 100 do
    sum = sum + num
    num = num + 1
end
print("sum =",sum)

if-else分支

if age == 40 and sex =="Male" then
    print("男人四十一枝花")
elseif age > 60 and sex ~="Female" then
    print("old man without country!")
elseif age < 20 then
    io.write("too young, too naive!\n")
else
    local age = io.read()
    print("Your age is "..age)
end

上面的語句不但展示了if-else語句，也展示了
1）“～=”是不等於，而不是!=
2）io庫的分別從stdin和stdout讀寫的read和write函數
3）字符串的拼接操作符“..”

另外，條件表達式中的與或非為分是：and, or, not關鍵字。

for 循環

sum = 0
for i = 1, 100 do
    sum = sum + i
end

sum = 0
for i = 1, 100, 2 do
    sum = sum + i
end

sum = 0
for i = 100, 1, -2 do
    sum = sum + i
end

util循環

sum = 2
repeat
   sum = sum ^ 2 --冪操作
   print(sum)
until sum >1000

函數

Lua的函數和Javascript的很像

遞歸

function fib(n)
  if n < 2 then return 1 end
  return fib(n - 2) + fib(n - 1)
end

閉包

同樣，Javascript附體！

function newCounter()
    local i = 0
    return function()     -- anonymous function
       i = i + 1
        return i
    end
end

c1 = newCounter()
print(c1())  --> 1
print(c1())  --> 2

function myPower(x)
    return function(y) return y^x end
end

power2 = myPower(2)
power3 = myPower(3)

print(power2(4)) --2的4次方
print(power3(3)) --3的3次方

函數的返回值

和Go語言一樣，可以一條語句上賦多個值，如：

name, age, bGay = "haoel", 37, false, "[email protected]"

上面的代碼中，因為只有3個變量，所以第四個值被丟棄。

函數也可以返回多個值：

function getUserInfo(id)
    print(id)
    return "haoel", 37, "[email protected]", "http://coolshell.cn"
end

name, age, email, website, bGay = getUserInfo()

注意：上面的示例中，因為沒有傳id，所以函數中的id輸出為nil，因為沒有返回bGay，所以bGay也是nil。

局部函數

函數前面加上local就是局部函數，其實，Lua中的函數和Javascript中的一個德行。

比如：下面的兩個函數是一樣的：

function foo(x) return x^2 end
foo = function(x) return x^2 end

Table

所謂Table其實就是一個Key Value的數據結構，它很像Javascript中的Object，或是PHP中的數組，在別的語言裡叫Dict或Map，Table長成這個樣子：

haoel = {name="ChenHao", age=37, handsome=True}

下面是table的CRUD操作：

haoel.website="http://coolshell.cn/"
local age = haoel.age
haoel.handsome = false
haoel.name=nil

上面看上去像C/C++中的結構體，但是name,age, handsome, website都是key。你還可以像下面這樣寫義Table：

t = {[20]=100, ['name']="ChenHao", [3.14]="PI"} 

這樣就更像Key Value了。於是你可以這樣訪問：t[20]，t["name"], t[3.14]。

我們再來看看數組：

arr = {10,20,30,40,50}

這樣看上去就像數組了。但其實其等價於：

arr = {[1]=10, [2]=20, [3]=30, [4]=40, [5]=50}

所以，你也可以定義成不同的類型的數組，比如：

arr = {"string", 100, "haoel", function() print("coolshell.cn") end}

注：其中的函數可以這樣調用：arr[4]()。

我們可以看到Lua的下標不是從0開始的，是從1開始的。

for i=1, #arr do
    print(arr[i])
end

注：上面的程序中：#arr的意思就是arr的長度。

注：前面說過，Lua中的變量，如果沒有local關鍵字，全都是全局變量，Lua也是用Table來管理全局變量的，Lua把這些全局變量放在了一個叫“_G”的Table裡。

我們可以用如下的方式來訪問一個全局變量（假設我們這個全局變量名叫globalVar）：

_G.globalVar
_G["globalVar"]

我們可以通過下面的方式來遍歷一個Table。

for k, v in pairs(t) do
    print(k, v)
end

MetaTable 和 MetaMethod

MetaTable和MetaMethod是Lua中的重要的語法，MetaTable主要是用來做一些類似於C++重載操作符式的功能。

比如，我們有兩個分數：

fraction_a = {numerator=2, denominator=3}
fraction_b = {numerator=4, denominator=7}

我們想實現分數間的相加：2/3 + 4/7，我們如果要執行： fraction_a + fraction_b，會報錯的。

所以，我們可以動用MetaTable，如下所示：

fraction_op={}
function fraction_op.__add(f1, f2)
    ret = {}
    ret.numerator = f1.numerator * f2.denominator + f2.numerator * f1.denominator
    ret.denominator = f1.denominator * f2.denominator
    return ret
end

為之前定義的兩個table設置MetaTable：（其中的setmetatble是庫函數）

setmetatable(fraction_a, fraction_op)
setmetatable(fraction_b, fraction_op)

於是你就可以這樣干了：（調用的是fraction_op.__add()函數）

fraction_s = fraction_a + fraction_b

至於__add這是MetaMethod，這是Lua內建約定的，其它的還有如下的MetaMethod：

__add(a, b)                     對應表達式 a + b
__sub(a, b)                     對應表達式 a - b
__mul(a, b)                     對應表達式 a * b
__div(a, b)                     對應表達式 a / b
__mod(a, b)                     對應表達式 a % b
__pow(a, b)                     對應表達式 a ^ b
__unm(a)                        對應表達式 -a
__concat(a, b)                  對應表達式 a .. b
__len(a)                        對應表達式 #a
__eq(a, b)                      對應表達式 a == b
__lt(a, b)                      對應表達式 a < b
__le(a, b)                      對應表達式 a <= b
__index(a, b)                   對應表達式 a.b
__newindex(a, b, c)             對應表達式 a.b = c
__call(a, ...)                  對應表達式 a(...)

“面向對象”

上面我們看到有__index這個重載，這個東西主要是重載了find key的操作。這操作可以讓Lua變得有點面向對象的感覺，讓其有點像Javascript的prototype。（關於Javascrip的面向對象，你可以參看我之前寫的Javascript的面向對象）

所謂__index，說得明確一點，如果我們有兩個對象a和b，我們想讓b作為a的prototype只需要：

setmetatable(a, {__index = b})

例如下面的示例：你可以用一個Window_Prototype的模板加上__index的MetaMethod來創建另一個實例：

Window_Prototype = {x=0, y=0, width=100, height=100}
MyWin = {title="Hello"}
setmetatable(MyWin, {__index = Window_Prototype})

於是：MyWin中就可以訪問x, y, width, height的東東了。

有了以上的基礎，我們可以來說說所謂的Lua的面向對象。

Person={}

function Person:new(p)
    local obj = p
    if (obj == nil) then
        obj = {name="ChenHao", age=37, handsome=true}
    end
    self.__index = self
    return setmetatable(obj, self)
end

function Person:toString()
    return self.name .." : ".. self.age .." : ".. (self.handsome and "handsome" or "ugly")
end

上面我們可以看到有一個new方法和一個toString的方法。其中：

1）self 就是 Person，Person:new(p)，相當於Person.new(self, p)
2）new方法的self.__index = self 的意圖是怕self被擴展後改寫，所以，讓其保持原樣
3）setmetatable這個函數返回的是第一個參數的值。

於是：我們可以這樣調用：

me = Person:new()
print(me:toString())

kf = Person:new{name="King's fucking", age=70, handsome=false}
print(kf:toString())

繼承如下，我就不多說了，Lua和Javascript很相似，都是在Prototype的實例上改過來改過去的。

Student = Person:new()

function Student:new()
    newObj = {year = 2013}
    self.__index = self
    return setmetatable(newObj, self)
end

function Student:toString()
    return "Student : ".. self.year.." : " .. self.name
end

模塊

我們可以直接使用require(“model_name”)來載入別的lua文件，文件的後綴是.lua。載入的時候就直接執行那個文件了。比如：

我們有一個hello.lua的文件：

print("Hello, World!")

如果我們：require(“hello”)，那麼就直接輸出Hello, World！了。

注意：
1）require函數，載入同樣的lua文件時，只有第一次的時候會去執行，後面的相同的都不執行了。
2）如果你要讓每一次文件都會執行的話，你可以使用dofile(“hello”)函數
3）如果你要玩載入後不執行，等你需要的時候執行時，你可以使用 loadfile()函數，如下所示：

local hello = loadfile("hello")
... ...
... ...
hello()

loadfile(“hello”)後，文件並不執行，我們把文件賦給一個變量hello，當hello()時，才真的執行。（我們多希望JavaScript也有這樣的功能（參看《Javascript 裝載和執行》））

當然，更為標准的玩法如下所示。

假設我們有一個文件叫mymod.lua，內容如下：

local HaosModel = {}

local function getname()
    return "Hao Chen"
end

function HaosModel.Greeting()
    print("Hello, My name is "..getname())
end

return HaosModel

於是我們可以這樣使用：

local hao_model = require("mymod")
hao_model.Greeting()

其實，require干的事就如下：（所以你知道為什麼我們的模塊文件要寫成那樣了）

local hao_model = (function ()
  --mymod.lua文件的內容--
end)()

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