Lua语言基础

Lua语言基础

Lua 是一种轻量小巧的脚本语言,用标准C语言编写并以源代码形式开放, 其设计目的是为了嵌入应用程序中,从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

设计目的
其设计目的是为了嵌入应用程序中,从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

Lua 特性

  • 轻量级: 它用标准C语言编写并以源代码形式开放,编译后仅仅一百余K,可以很方便的嵌入别的程序里。
  • 可扩展: Lua提供了非常易于使用的扩展接口和机制:由宿主语言(通常是C或C++)提供这些功能,Lua可以使用它们,就像是本来就内置的功能一样。
  • 其它特性:
    • 支持面向过程(procedure-oriented)编程和函数式编程(functional programming);
    • 自动内存管理;只提供了一种通用类型的表(table),用它可以实现数组,哈希表,集合,对象;
    • 语言内置模式匹配;闭包(closure);函数也可看做一个值;提供多线程(协同进程,并非操作系统所支持的线程)支持
    • 通过闭包和table可以很方便地支持面向对象编程所需要的一些关键机制,比如数据抽象,虚函数,继承和重载等。

Lua 应用场景

  • 游戏开发
  • 独立应用脚本
  • Web 应用脚本
  • 扩展和数据库插件如:MySQL Proxy 和 MySQL WorkBench
  • 安全系统,如入侵检测系统

Lua 基本语法

第一个 Lua 程序

print("Hello World!")

注释
单行注释
两个减号是单行注释:

--

多行注释

--[[
 多行注释
 多行注释
 --]]

标示符
Lua 标示符用于定义一个变量,函数获取其他用户定义的项。标示符以一个字母 A 到 Z 或 a 到 z 或下划线 _ 开头后加上 0 个或多个字母,下划线,数字(0 到 9)。

最好不要使用下划线加大写字母的标示符,因为Lua的保留字也是这样的。

Lua 不允许使用特殊字符如 @, $, 和 % 来定义标示符。 Lua 是一个区分大小写的编程语言。

以下列出了一些正确的标示符:

mohd         zara      abc     move_name    a_123
myname50     _temp     j       a23b9        retVal

关键词
以下列出了 Lua 的保留关键词。保留关键字不能作为常量或变量或其他用户自定义标示符:

全局变量
在默认情况下,变量总是认为是全局的。

全局变量不需要声明,给一个变量赋值后即创建了这个全局变量,访问一个没有初始化的全局变量也不会出错,只不过得到的结果是:nil。

如果你想删除一个全局变量,只需要将变量赋值为nil。

Lua 数据类型

Lua 是动态类型语言,变量不要类型定义,只需要为变量赋值。 值可以存储在变量中,作为参数传递或结果返回。

Lua 中有 8 个基本类型分别为:nil、boolean、number、string、userdata、function、thread 和 table。
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thread(线程)
在 Lua 里,最主要的线程是协同程序(coroutine)。它跟线程(thread)差不多,拥有自己独立的栈、局部变量和指令指针,可以跟其他协同程序共享全局变量和其他大部分东西。

线程跟协程的区别:线程可以同时多个运行,而协程任意时刻只能运行一个,并且处于运行状态的协程只有被挂起(suspend)时才会暂停。

userdata(自定义类型)
userdata 是一种用户自定义数据,用于表示一种由应用程序或 C/C++ 语言库所创建的类型,可以将任意 C/C++ 的任意数据类型的数据(通常是 struct 和 指针)存储到 Lua 变量中调用。

Lua 变量

变量在使用前,需要在代码中进行声明,即创建该变量。

编译程序执行代码之前编译器需要知道如何给语句变量开辟存储区,用于存储变量的值。

Lua 变量有三种类型:全局变量、局部变量、表中的域。

Lua 中的变量全是全局变量,哪怕是语句块或是函数里,除非用 local 显式声明为局部变量。

局部变量的作用域为从声明位置开始到所在语句块结束。

变量的默认值均为 nil。

-- test.lua 文件脚本
a = 5               -- 全局变量
local b = 5         -- 局部变量

function joke()
    c = 5           -- 全局变量
    local d = 6     -- 局部变量
end

joke()
print(c,d)          --> 5 nil

do
    local a = 6     -- 局部变量
    b = 6           -- 对局部变量重新赋值
    print(a,b);     --> 6 6
end

print(a,b)      --> 5 6

赋值语句
赋值是改变一个变量的值和改变表域的最基本的方法。

a = "hello" .. "world"
t.n = t.n + 1Lua 

可以对多个变量同时赋值,变量列表和值列表的各个元素用逗号分开,赋值语句右边的值会依次赋给左边的变量。

a, b = 10, 2*x       <-->       a=10; b=2*x

遇到赋值语句Lua会先计算右边所有的值然后再执行赋值操作,所以我们可以这样进行交换变量的值:

x, y = y, x                     -- swap 'x' for 'y'
a[i], a[j] = a[j], a[i]         -- swap 'a[i]' for 'a[j]'

当变量个数和值的个数不一致时,Lua会一直以变量个数为基础采取以下策略:

a. 变量个数 > 值的个数             按变量个数补足nil
b. 变量个数 < 值的个数             多余的值会被忽略
a, b, c = 0, 1
print(a,b,c)             --> 0   1   nil
 
a, b = a+1, b+1, b+2     -- value of b+2 is ignored
print(a,b)               --> 1   2
 
a, b, c = 0
print(a,b,c)             --> 0   nil   nil

上面最后一个例子是一个常见的错误情况,注意:如果要对多个变量赋值必须依次对每个变量赋值。

a, b, c = 0, 0, 0
print(a,b,c)             --> 0   0   0

多值赋值经常用来交换变量,或将函数调用返回给变量:

a, b = f()

f()返回两个值,第一个赋给a,第二个赋给b。

应该尽可能的使用局部变量,有两个好处:

  • 避免命名冲突。
  • 访问局部变量的速度比全局变量更快。

索引
对 table 的索引使用方括号 []。Lua 也提供了 . 操作。

t[i]
t.i                 -- 当索引为字符串类型时的一种简化写法
gettable_event(t,i) -- 采用索引访问本质上是一个类似这样的函数调用

Lua 循环

很多情况下我们需要做一些有规律性的重复操作,因此在程序中就需要重复执行某些语句。

一组被重复执行的语句称之为循环体,能否继续重复,决定循环的终止条件。

循环结构是在一定条件下反复执行某段程序的流程结构,被反复执行的程序被称为循环体。

循环语句是由循环体及循环的终止条件两部分组成的。
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循环控制语句
循环控制语句用于控制程序的流程, 以实现程序的各种结构方式。
Lua 支持以下循环控制语句:
在这里插入图片描述
无限循环
在循环体中如果条件永远为 true 循环语句就会永远执行下去,以下以 while 循环为例:

while( true )
do
   print("循环将永远执行下去")
end

Lua 流程控制
Lua 编程语言流程控制语句通过程序设定一个或多个条件语句来设定。在条件为 true 时执行指定程序代码,在条件为 false 时执行其他指定代码。

控制结构的条件表达式结果可以是任何值,Lua认为false和nil为假,true和非nil为真。
要注意的是Lua中 0 为 true:

--[ 0 为 true ]
if(0)
then
    print("0 为 true")
end

Lua 提供了以下控制结构语句:
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Lua 函数

在Lua中,函数是对语句和表达式进行抽象的主要方法。既可以用来处理一些特殊的工作,也可以用来计算一些值。

Lua 提供了许多的内建函数,你可以很方便的在程序中调用它们,如print()函数可以将传入的参数打印在控制台上。

Lua 函数主要有两种用途:
1.完成指定的任务,这种情况下函数作为调用语句使用;
2.计算并返回值,这种情况下函数作为赋值语句的表达式使用。

Lua 运算符

运算符是一个特殊的符号,用于告诉解释器执行特定的数学或逻辑运算。Lua提供了以下几种运算符类型:
算术运算符
关系运算符
逻辑运算符
其他运算符

算术运算符
下表列出了 Lua 语言中的常用算术运算符,设定 A 的值为10,B 的值为 20:
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关系运算符
下表列出了 Lua 语言中的常用关系运算符,设定 A 的值为10,B 的值为 20:
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逻辑运算符
下表列出了 Lua 语言中的常用逻辑运算符,设定 A 的值为 true,B 的值为 false:
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其他运算符
下表列出了 Lua 语言中的连接运算符与计算表或字符串长度的运算符:
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运算符优先级
从高到低的顺序:
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Lua 字符串

字符串或串(String)是由数字、字母、下划线组成的一串字符。
Lua 语言中字符串可以使用以下三种方式来表示:
单引号间的一串字符。
双引号间的一串字符。
[[ 与 ]] 间的一串字符。

string1 = "Lua1"
print("\"字符串 1 是\"",string1)
string2 = 'lua2.com'
print("字符串 2 是",string2)
string3 = [["Lua3"]]
print("字符串 3 是",string3)

转义字符用于表示不能直接显示的字符,比如后退键,回车键,等。如在字符串转换双引号可以使用 “”"。
所有的转义字符和所对应的意义:
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Lua 数组

数组,就是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合,可以是一维数组和多维数组。

Lua 数组的索引键值可以使用整数表示,数组的大小不是固定的。

一维数组
一维数组是最简单的数组,其逻辑结构是线性表。一维数组可以用for循环出数组中的元素,如下实例:

array = {"Lua", "Tutorial"}

for i= 0, 2 do
   print(array[i])
end

多维数组
多维数组即数组中包含数组或一维数组的索引键对应一个数组。

以下是一个三行三列的阵列多维数组:

-- 初始化数组
array = {}
for i=1,3 do
   array[i] = {}
      for j=1,3 do
         array[i][j] = i*j
      end
end

-- 访问数组
for i=1,3 do
   for j=1,3 do
      print(array[i][j])
   end
end

Lua 迭代器

迭代器(iterator)是一种对象,它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素,每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。

在 Lua 中迭代器是一种支持指针类型的结构,它可以遍历集合的每一个元素。

泛型 for 迭代器
泛型 for 在自己内部保存迭代函数,实际上它保存三个值:迭代函数、状态常量、控制变量。

泛型 for 迭代器提供了集合的 key/value 对,语法格式如下:

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

无状态的迭代器
无状态的迭代器是指不保留任何状态的迭代器,因此在循环中我们可以利用无状态迭代器避免创建闭包花费额外的代价。

每一次迭代,迭代函数都是用两个变量(状态常量和控制变量)的值作为参数被调用,一个无状态的迭代器只利用这两个值可以获取下一个元素。

这种无状态迭代器的典型的简单的例子是 ipairs,它遍历数组的每一个元素,元素的索引需要是数值。

以下实例我们使用了一个简单的函数来实现迭代器,实现 数字 n 的平方:

function square(iteratorMaxCount,currentNumber)
   if currentNumber<iteratorMaxCount
   then
      currentNumber = currentNumber+1
   return currentNumber, currentNumber*currentNumber
   end
end

for i,n in square,3,0
do
   print(i,n)
end

多状态的迭代器
很多情况下,迭代器需要保存多个状态信息而不是简单的状态常量和控制变量,最简单的方法是使用闭包,还有一种方法就是将所有的状态信息封装到 table 内,将 table 作为迭代器的状态常量,因为这种情况下可以将所有的信息存放在 table 内,所以迭代函数通常不需要第二个参数。

以下实例我们创建了自己的迭代器:

array = {"Google", "Runoob"}

function elementIterator (collection)
   local index = 0
   local count = #collection
   -- 闭包函数
   return function ()
      index = index + 1
      if index <= count
      then
         --  返回迭代器的当前元素
         return collection[index]
      end
   end
end

for element in elementIterator(array)
do
   print(element)
end

Lua table(表)

table 是 Lua 的一种数据结构用来帮助我们创建不同的数据类型,如:数组、字典等。

Lua table 使用关联型数组,你可以用任意类型的值来作数组的索引,但这个值不能是 nil。

Lua table 是不固定大小的,你可以根据自己需要进行扩容。

Lua也是通过table来解决模块(module)、包(package)和对象(Object)的。 例如string.format表示使用"format"来索引table string。

Lua 模块与包

模块类似于一个封装库,从 Lua 5.1 开始,Lua 加入了标准的模块管理机制,可以把一些公用的代码放在一个文件里,以 API 接口的形式在其他地方调用,有利于代码的重用和降低代码耦合度。

Lua 的模块是由变量、函数等已知元素组成的 table,因此创建一个模块很简单,就是创建一个 table,然后把需要导出的常量、函数放入其中,最后返回这个 table 就行。以下为创建自定义模块 module.lua,文件代码格式如下:

-- 文件名为 module.lua
-- 定义一个名为 module 的模块
module = {}
 
-- 定义一个常量
module.constant = "这是一个常量"
 
-- 定义一个函数
function module.func1()
    io.write("这是一个公有函数!\n")
end
 
local function func2()
    print("这是一个私有函数!")
end
 
function module.func3()
    func2()
end
 
return module

由上可知,模块的结构就是一个 table 的结构,因此可以像操作调用 table 里的元素那样来操作调用模块里的常量或函数。

上面的 func2 声明为程序块的局部变量,即表示一个私有函数,因此是不能从外部访问模块里的这个私有函数,必须通过模块里的公有函数来调用。

Lua 元表(Metatable)

在 Lua table 中我们可以访问对应的 key 来得到 value 值,但是却无法对两个 table 进行操作(比如相加)。

因此 Lua 提供了元表(Metatable),允许我们改变 table 的行为,每个行为关联了对应的元方法。

例如,使用元表我们可以定义 Lua 如何计算两个 table 的相加操作 a+b。

当 Lua 试图对两个表进行相加时,先检查两者之一是否有元表,之后检查是否有一个叫 __add 的字段,若找到,则调用对应的值。 __add 等即时字段,其对应的值(往往是一个函数或是 table)就是"元方法"。

有两个很重要的函数来处理元表:

  • setmetatable(table,metatable): 对指定 table 设置元表(metatable),如果元表(metatable)中存在 __metatable 键值,setmetatable 会失败。
  • getmetatable(table): 返回对象的元表(metatable)。

以下实例演示了如何对指定的表设置元表:

mytable = {}                          -- 普通表
mymetatable = {}                      -- 元表
setmetatable(mytable,mymetatable)     -- 把 mymetatable 设为 mytable 的元表

以上代码也可以直接写成一行:

mytable = setmetatable({},{})

以下为返回对象元表:

getmetatable(mytable)                 -- 这会返回 mymetatable

Lua 协同程序(coroutine)

Lua 协同程序(coroutine)与线程比较类似:拥有独立的堆栈,独立的局部变量,独立的指令指针,同时又与其它协同程序共享全局变量和其它大部分东西。

协同是非常强大的功能,但是用起来也很复杂。

线程和协同程序区别
线程与协同程序的主要区别在于,一个具有多个线程的程序可以同时运行几个线程,而协同程序却需要彼此协作的运行。

在任一指定时刻只有一个协同程序在运行,并且这个正在运行的协同程序只有在明确的被要求挂起的时候才会被挂起。

协同程序有点类似同步的多线程,在等待同一个线程锁的几个线程有点类似协同。

基本语法
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Lua 文件 I/O

Lua I/O 库用于读取和处理文件。分为简单模式(和C一样)、完全模式。

简单模式(simple model)拥有一个当前输入文件和一个当前输出文件,并且提供针对这些文件相关的操作。
完全模式(complete model) 使用外部的文件句柄来实现。它以一种面对对象的形式,将所有的文件操作定义为文件句柄的方法
简单模式在做一些简单的文件操作时较为合适。但是在进行一些高级的文件操作的时候,简单模式就显得力不从心。例如同时读取多个文件这样的操作,使用完全模式则较为合适。

打开文件操作语句如下:

file = io.open (filename [, mode])

mode 的值有:
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Lua 错误处理

程序运行中错误处理是必要的,在我们进行文件操作,数据转移及web service 调用过程中都会出现不可预期的错误。如果不注重错误信息的处理,就会造成信息泄露,程序无法运行等情况。

任何程序语言中,都需要错误处理。错误类型有:
语法错误
运行错误

Lua 调试(Debug)

Lua 提供了 debug 库用于提供创建我们自定义调试器的功能。Lua 本身并未有内置的调试器,但很多开发者共享了他们的 Lua 调试器代码。

Lua 中 debug 库包含以下函数:
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Lua 垃圾回收

Lua 采用了自动内存管理。 这意味着你不用操心新创建的对象需要的内存如何分配出来, 也不用考虑在对象不再被使用后怎样释放它们所占用的内存。

Lua 运行了一个垃圾收集器来收集所有死对象 (即在 Lua 中不可能再访问到的对象)来完成自动内存管理的工作。 Lua 中所有用到的内存,如:字符串、表、用户数据、函数、线程、 内部结构等,都服从自动管理。

Lua 实现了一个增量标记-扫描收集器。 它使用这两个数字来控制垃圾收集循环: 垃圾收集器间歇率和垃圾收集器步进倍率。 这两个数字都使用百分数为单位 (例如:值 100 在内部表示 1 )。

垃圾收集器间歇率控制着收集器需要在开启新的循环前要等待多久。 增大这个值会减少收集器的积极性。 当这个值比 100 小的时候,收集器在开启新的循环前不会有等待。 设置这个值为 200 就会让收集器等到总内存使用量达到 之前的两倍时才开始新的循环。

垃圾收集器步进倍率控制着收集器运作速度相对于内存分配速度的倍率。 增大这个值不仅会让收集器更加积极,还会增加每个增量步骤的长度。 不要把这个值设得小于 100 , 那样的话收集器就工作的太慢了以至于永远都干不完一个循环。 默认值是 200 ,这表示收集器以内存分配的"两倍"速工作。

如果你把步进倍率设为一个非常大的数字 (比你的程序可能用到的字节数还大 10% ), 收集器的行为就像一个 stop-the-world 收集器。 接着你若把间歇率设为 200 , 收集器的行为就和过去的 Lua 版本一样了: 每次 Lua 使用的内存翻倍时,就做一次完整的收集。

垃圾回收器函数
Lua 提供了以下函数collectgarbage ([opt [, arg]])用来控制自动内存管理:

  • collectgarbage(“collect”): 做一次完整的垃圾收集循环。通过参数 opt 它提供了一组不同的功能:

  • collectgarbage(“count”): 以 K 字节数为单位返回 Lua 使用的总内存数。 这个值有小数部分,所以只需要乘上 1024 就能得到 Lua 使用的准确字节数(除非溢出)。

  • collectgarbage(“restart”): 重启垃圾收集器的自动运行。

  • collectgarbage(“setpause”): 将 arg 设为收集器的 间歇率。 返回 间歇率 的前一个值。

  • collectgarbage(“setstepmul”): 返回 步进倍率 的前一个值。

  • collectgarbage(“step”): 单步运行垃圾收集器。 步长"大小"由 arg 控制。 传入 0 时,收集器步进(不可分割的)一步。 传入非 0 值, 收集器收集相当于 Lua 分配这些多(K 字节)内存的工作。 如果收集器结束一个循环将返回 true 。

  • collectgarbage(“stop”): 停止垃圾收集器的运行。 在调用重启前,收集器只会因显式的调用运行。

Lua 面向对象

面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP)是一种非常流行的计算机编程架构。

以下几种编程语言都支持面向对象编程:
C++
Java
Objective-C
Smalltalk
C#
Ruby

面向对象特征
1) 封装:指能够把一个实体的信息、功能、响应都装入一个单独的对象中的特性。
2) 继承:继承的方法允许在不改动原程序的基础上对其进行扩充,这样使得原功能得以保存,而新功能也得以扩展。这有利于减少重复编码,提高软件的开发效率。
3) 多态:同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,产生不同的执行结果。在运行时,可以通过指向基类的指针,来调用实现派生类中的方法。
4)抽象:抽象(Abstraction)是简化复杂的现实问题的途径,它可以为具体问题找到最恰当的类定义,并且可以在最恰当的继承级别解释问题。

Lua 中面向对象
对象由属性和方法组成。LUA中最基本的结构是table,所以需要用table来描述对象的属性。

lua 中的 function 可以用来表示方法。那么LUA中的类可以通过 table + function 模拟出来。

至于继承,可以通过 metetable 模拟出来。

Lua 中的表不仅在某种意义上是一种对象。像对象一样,表也有状态(成员变量);也有与对象的值独立的本性,特别是拥有两个不同值的对象(table)代表两个不同的对象;一个对象在不同的时候也可以有不同的值,但他始终是一个对象;与对象类似,表的生命周期与其由什么创建、在哪创建没有关系。对象有他们的成员函数,表也有:

Account = {balance = 0}
function Account.withdraw (v)
    Account.balance = Account.balance - v
end

这个定义创建了一个新的函数,并且保存在Account对象的withdraw域内,下面可以这样调用:

Account.withdraw(100.00)

Lua 数据库访问

Lua 数据库的操作库:LuaSQL,是开源的,支持的数据库有:ODBC, ADO, Oracle, MySQL, SQLite 和 PostgreSQL。

LuaSQL 可以使用 LuaRocks 安装需要的数据库驱动。

LuaRocks 安装方法:

$ wget http://luarocks.org/releases/luarocks-2.2.1.tar.gz
$ tar zxpf luarocks-2.2.1.tar.gz
$ cd luarocks-2.2.1
$ ./configure; sudo make bootstrap
$ sudo luarocks install luasocket
$ lua
Lua 5.3.0 Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
> require "socket"

安装不同数据库驱动:

luarocks install luasql-sqlite3
luarocks install luasql-postgres
luarocks install luasql-mysql
luarocks install luasql-sqlite
luarocks install luasql-odbc

Lua 连接MySql 数据库:

实例
require "luasql.mysql"

--创建环境对象
env = luasql.mysql()

--连接数据库
conn = env:connect("数据库名","用户名","密码","IP地址",端口)

--设置数据库的编码格式
conn:execute"SET NAMES UTF8"

--执行数据库操作
cur = conn:execute("select * from role")

row = cur:fetch({},"a")

--文件对象的创建
file = io.open("role.txt","w+");

while row do
    var = string.format("%d %s\n", row.id, row.name)

    print(var)

    file:write(var)

    row = cur:fetch(row,"a")
end


file:close()  --关闭文件对象
conn:close()  --关闭数据库连接
env:close()   --关闭数据库环境

参考资料:
Lua 教程

你可能感兴趣的:(Lua,lua,开发语言)