Lua 学习笔记

最近做仪器软件开发，需要一种脚本语言做对外接口，Lua的解析器小巧、语法简单、方便和C绑定，所以选择了Lua，记录学习笔记如下：

一、变量与类型

变量声明与赋值

• 直接赋值即可声明变量，无需显式声明类型
• 使用 local 声明局部变量，仅在当前作用域（如文件、函数、代码块）内有效
• 未声明的变量默认值为 nil
• 支持同时给多个变量赋值，例如：x, y, z = 1, 2, 3

Number（数值类型）

• Lua 中所有数值均为 number 类型（内部可能为整数或浮点数，自动转换）

• 支持多种表示方式：

  a = 42           -- 十进制
  b = 0xFF         -- 十六进制
  c = 3.14e-2      -- 科学计数法

• 支持常见算术运算（+、-、*、/、%）及位运算（>>、<<、&、|、~）

String（字符串类型）

• 用双引号 " 或单引号 ' 表示，如："hello" 或 'world'

• 使用 [[ ... ]] 包裹的字符串不解析转义字符，适合多行文本

• 字符串连接使用 .. 运算符

• 常用字符串函数：

  s = "Lua"
  print(#s)                    -- 获取长度：3
  print(string.format("%s %d", "Lua", 5))  -- 格式化输出
  print(string.sub(s, 2, 3))   -- 取子串："ua"
  print(string.char(65, 66))   -- ASCII 转字符："AB"
  print(string.byte("A"))      -- 字符转 ASCII：65

类型转换

• tostring(number)：将数字转为字符串

• tonumber(string)：将字符串转为数字，失败则返回 nil

  print(tostring(123))        -- "123"
  print(tonumber("456"))      -- 456
  print(tonumber("abc"))      -- nil

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二、Table（表）

基本特性

• Table 是 Lua 中唯一的数据结构，可当作数组、字典、对象使用
• 可存储任意类型值（数字、字符串、函数、甚至其他表）
• 数字下标从 1 开始
• 使用 #table 获取数组部分的长度（不包含字符串键值）

数组式用法

arr = {1, "hello", {x=1}, function() print("func") end}
table.insert(arr, "new")      -- 尾部插入
table.remove(arr, 2)          -- 移除第2个元素
print(#arr)                   -- 获取长度
print(arr[1])                 -- 访问第一个元素

字典式用法（字符串下标）

dict = {
    name = "Lua",
    version = 5.4,
    say = function() print("Hi") end
}
dict["extra"] = "some value"   -- 等价于 dict.extra = "some value"
print(dict.name)               -- "Lua"
dict.say()                     -- 调用函数，输出 "Hi"

遍历 Table

for k, v in pairs(dict) do
    print(k, v)
end
-- 仅遍历数组部分（连续数字下标）
for i, v in ipairs(arr) do
    print(i, v)
end

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三、Function（函数）

定义函数

两种等价方式：

-- 方式一：直接定义
function add(a, b)
    return a + b
end

-- 方式二：匿名函数赋值
add = function(a, b)
    return a + b
end

函数特性

• 可以返回多个值
• 调用时传入参数少于形参，缺少的参数为 nil
• 调用时传入参数多于形参，多余参数被忽略
• 无显式 return 时，返回 nil

function multiReturn()
    return 1, "two", true
end
local a, b, c = multiReturn()
print(a, b, c)  -- 1    two    true

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四、布尔类型与逻辑运算

布尔值

• 只有 true 和 false 两个值
• 注意：在条件判断中，只有 false 和 nil 视为"假"，0 和空字符串均为真

逻辑运算符

• and：逻辑与
• or：逻辑或
• not：逻辑非
• 不等于使用 ~= 表示

三元运算模拟

Lua 中没有 ? : 三元运算符，但可用 and 和 or 模拟：

local result = (condition) and "yes" or "no"
-- 相当于 condition ? "yes" : "no"

示例：

print(0 and "yes" or "no")   -- "yes"（因为 0 为真）
print(nil and "yes" or "no") -- "no"

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五、流程控制

条件判断

if score >= 90 then
    print("优秀")
elseif score >= 60 then
    print("及格")
else
    print("不及格")
end

循环结构

for 循环

-- 数值 for：起始值, 结束值, 步长（默认为 1）
for i = 1, 10 do
    print(i)
end

for i = 10, 1, -1 do
    print(i)
end

-- 注意：循环变量 i 在循环内部不可被修改

while 循环

local i = 1
while i <= 5 do
    print(i)
    i = i + 1   -- Lua 没有 i++ 或 i += 1 语法
end

repeat...until（类似 do-while）

local i = 1
repeat
    print(i)
    i = i + 1
until i > 5

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六、全局表 _G

• _G 是 Lua 的全局环境表，所有全局变量和函数都存储在其中
• 可通过 _G["变量名"] 访问全局变量
• 预定义函数（如 print、table.insert）也存放在 _G 中

a = 10
print(_G["a"])                     -- 10
print(_G["table"]["insert"])       -- function: 地址

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七、字符串与字节操作

字符串与字节转换

local s = string.char(0x33, 0x34, 0x35)  -- 将 ASCII 码转为字符串 "345"
print(string.byte(s, 1))           -- 取第一个字符的 ASCII 码：51（0x33）
print(string.format("0x%02X", string.byte(s, 1)))  -- 格式化为十六进制：0x33

字符串长度

• 使用 # 获取字符串字节数（对于 ASCII 字符串即字符数）
• 对于多字节字符（如 UTF-8），需使用特定库获取正确字符数

print(#"hello")      -- 5
print(#"中文")       -- 6（UTF-8 下每个中文占 3 字节）

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八、注意事项与小技巧

1. 数组下标从 1 开始：这是 Lua 的传统，许多内置函数（如 table.insert）都基于此。
2. 小心全局变量：尽量使用 local 避免污染全局空间。
3. 类型自动转换：字符串与数字在算术运算时会尝试自动转换，但显式转换更安全。
4. table 长度陷阱：#table 只对连续数字下标的数组部分有效，对字典部分无效。
5. 多重赋值：可用于交换变量值，如 x, y = y, x。
6. 函数多返回值：若函数调用不在赋值语句最后，则只返回第一个值。

一个月前bellard大佬开源了用于嵌入式平台的MicroQuickJS引擎，本人完美错过，感兴趣的同学可以研究下，毕竟"所有能用JavaScript解决的问题，最后都会用JavaScript去解决"。