【CS.PL】Lua 编程之道: 简介与环境设置 - 进度8%

1 初级阶段 ------ 简介与环境设置

文章目录

  • [1 初级阶段 ------ 简介与环境设置](#1 初级阶段 —— 简介与环境设置)
    • [1.1 什么是 Lua?特点?](#1.1 什么是 Lua?特点?)
    • [1.2 Lua 的应用领域](#1.2 Lua 的应用领域)
    • [1.3 安装 Lua 解释器](#1.3 安装 Lua 解释器)
      • [1.3.1 安装](#1.3.1 安装)
      • [1.3.2 Lua解释器的结构](#1.3.2 Lua解释器的结构)
    • [1.4 Lua执行方式](#1.4 Lua执行方式)
      • [1.4.0 程序段](#1.4.0 程序段)
      • [1.4.1 使用 Lua REPL(Read-Eval-Print Loop)](#1.4.1 使用 Lua REPL(Read-Eval-Print Loop))
      • [1.4.2 脚本执行文件(类似shell的.sh)](#1.4.2 脚本执行文件(类似shell的.sh))
      • [1.4.3 用lua命令加载文件](#1.4.3 用lua命令加载文件)
      • [1.4.4 `luac`编译器](#1.4.4 luac编译器)

1.1 什么是 Lua?特点?

Lua 是一种轻量级、高效的脚本编程语言,由巴西计算机科学家 Roberto Ierusalimschy、Waldemar Celes 和 Luiz Henrique de Figueiredo 开发。它的设计目标是简单、可嵌入、可扩展,以及具有良好的性能。Lua 在很多领域都有广泛的应用,包括游戏开发、嵌入式系统、脚本编写等。

特点:

  • 高效利用 C 的性能 : Lua 解释器用 C 编写,可以与 C 和 C++ 代码无缝集成,充分利用了 C 语言的高性能。它的运行环境在启动时会为 Lua 代码分配一个大的堆空间,从而提高执行效率。即c#和c++都兼容 => C进程开了一大块的堆空间, 用于跑lua代码
  • 解释性语言 : Lua 是解释性语言,代码在执行时一行一行地编译和执行,这使得开发过程更加灵活和快速。即输入一行 -> 编译一行 -> 执行一行.
  • 动态类型: Lua 是动态类型语言,不需要显式声明变量类型,变量的类型由其值决定。相较于静态强类型(如 Java)和静态弱类型(如 C++)语言,Lua 在类型处理上更加灵活。
  • 垃圾回收机制 : Lua 内置垃圾回收器,自动管理内存,防止内存泄漏。即GC机制.
  • 热更新 : 由于其解释性和动态性,Lua 支持热更新,可以在运行时修改和更新代码,提高开发效率。即改了立马执行, 开发快, 热更新

1.2 Lua 的应用领域

Lua 在各种领域中都有丰富的应用:

  • 游戏开发: 许多游戏引擎(如 Unity、CryEngine)都支持使用 Lua 编写游戏逻辑和脚本,实现更灵活的游戏行为和交互。例如,2002 年《梦幻西游》和 2004 年《魔兽世界》都采用了 Lua 作为脚本语言,分别用于游戏逻辑和玩家插件。
  • 嵌入式系统: Lua 的轻量和易嵌入特性使其在嵌入式系统中广泛应用,用于配置、控制和脚本编写。
  • 脚本编程: Lua 可作为通用的脚本语言,用于编写自动化任务、工作流程和快速原型开发。
  • 科学计算: 一些科学计算领域使用 Lua 进行数据分析、建模和可视化。
  • 网络编程: Lua 也用于网络编程,例如在服务器端创建脚本化的网络应用。一个典型的应用是 Nginx 与 Lua 的结合(OpenResty),实现高效的服务器端开发。

e.g.客户端

2002 云风 <梦幻西游> Unreal 蓝图/lua层

2004 <魔兽世界> 脚本层 玩家侧用于修复报错的插件

e.g. 服务端:

  • nginx -> Openresty -> Lua(后端服务器开发框架): 因nginx = 1主进程 + 2进程 + 进程之间构建的线程池; 开发时通过改配置文件, 用c语言改模块
  • redis(remote distance) -> Lua原子操作
  • 生活中鼠标宏(罗技)

1.3 安装 Lua 解释器

1.3.1 安装

  • 官方 Lua : Lua 最新的官方版本是 5.4 及以上。访问 Lua 官方网站(https://www.lua.org/)下载最新版本,并按照说明进行安装。
  • LuaJIT : LuaJIT 是 Lua 的 Just-In-Time 编译版本,性能优于官方解释器,特别适用于服务端开发。它通过提前编译常用语句,提高了执行效率,运行时间越长,性能越接近 C++。即Lua JIT(**Just In Time**), 服务端, 效率比官方的高 => **把经常使用语句预编译好, 无须等到运行到语句处才编译, 运行越久与C++相比效率越接近** ==> java也有JIT机制!.
    • Windows 系统 : 访问 Lua 官方网站下载 Windows 版本的 Lua 解释器(https://www.lua.org/)下载 Windows 版本的 Lua 解释器,并按照说明进行安装。,并按照说明进行安装。
    • Linux 系统 : 大多数 Linux 发行版都提供 Lua 解释器的软件包。使用包管理器安装 Lua,例如:sudo apt-get install lua5.4
    • macOS 系统 : 使用 Homebrew 等包管理器安装 Lua 解释器,例如:brew install lua

1.3.2 Lua解释器的结构

![[Pasted image 20230808134852.png]]

Lua 解释器的结构可以分为以下几个主要部分:

  1. 词法分析器(Lexer): 这个部分负责将源代码字符串分解为词法单元,也就是语言中的最小可识别单元,比如关键字、标识符、操作符等。词法分析器将源代码转换为一个个词法记号,以便后续的解析和执行。
  2. 语法分析器(Parser): 语法分析器接收词法记号流,将其组织成语法结构,构建一棵抽象语法树(AST)。这个树状结构表示了代码的层次结构,有助于理解代码的结构和含义。
  3. 编译器(Compiler): 编译器将抽象语法树转化为中间代码,通常是字节码。这个中间代码包含了对应的操作码以及操作数,它更接近计算机硬件执行的形式,但仍然比源代码更接近人类可读。
  4. 虚拟机(Virtual Machine): Lua 解释器的核心是虚拟机。虚拟机执行中间代码,将其翻译为实际的机器指令或者执行相关的操作。虚拟机还负责管理变量、堆栈和函数调用等运行时状态。跨平台的核心, 缺点是效率变低, 这也是类似java的, 像 c-- ==> java优化就是优化虚拟机
  5. 垃圾回收器(Garbage Collector): Lua 包含一个垃圾回收器,用于自动管理内存。它会识别不再使用的对象,释放其占用的内存,并确保没有内存泄漏。
  6. 标准库和扩展模块: Lua 附带了一套标准库,其中包含了许多常见的功能,如字符串处理、文件操作等。此外,Lua 还支持通过加载扩展模块来扩展其功能。

整个 Lua 解释器的流程大致如下:

  1. 词法分析器将源代码转换成词法记号。
  2. 语法分析器使用词法记号构建抽象语法树。
  3. 编译器将抽象语法树编译成中间代码(字节码)。
  4. 虚拟机执行中间代码,实现实际的功能。
  5. 垃圾回收器自动管理内存,防止内存泄漏。

1.4 Lua执行方式

1.4.0 程序段

Lua一个执行的基本单位叫chunk(程序段)

1.4.1 使用 Lua REPL(Read-Eval-Print Loop)

交互式解释器,读取﹣求值﹣输出循环

要启动 Lua REPL,只需打开终端并输入 lua 命令,然后按回车键。这将进入 Lua 的交互式模式,可以在其中输入 Lua 代码并按回车键执行。每次执行后,您将看到代码的输出结果。

lua 复制代码
> print("Hello, Lua!")
Hello, Lua!

1.4.2 脚本执行文件(类似shell的.sh)

hello.lua

$ !../lua表启动了lua.bin

lua 复制代码
# !/usr/local/bin/lua
print("Hello, Lua!")

执行chmod u+x hello.lua && ./hello.lua

1.4.3 用lua命令加载文件

hello.lua

lua 复制代码
print("Hello, Lua!")

==> lua hello.lua(类似python)

1.4.4 luac编译器

luac 编译器, 预编译

  • 提前编译好, 提高效率
  • 保护源代码
bash 复制代码
luac -o hello.luac hello.lua

CS.PL.1000.3-Lua

Created: 2023-08-08.Tuesday13:14

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