Lua基础入门

本文对Lua的基础知识做一些简介，帮助读者入门。

一、基本变量

Lua的最常见变量类型有：nil，number，string，boolean。

和python类似，Lua也是一种弱类型的语言。变量的类型可以随意更改，不会报错。

和很多编程语言不同，在Lua里，即使该变量从未被声明和初始化，调用它也不会出错，只是会返回nil。

b = 4.5
c = "I love bad muslim"
d = true
print("a=", a) --even if a non-existing variable is called, no error is triggered. Just give nil
print("b=", b) --just number, no int or double
print("c=", c) 
print("d=", d)

print("type of a is ", type(a))
print("type of b is ", type(b))
print("type of c is ", type(c))
print("type of d is ", type(d))

输出：

a= nil
b= 4.5
c= I love bad muslim
d= true
type of a is  nil
type of b is  number
type of c is  string
type of d is  boolean

变量a未被声明或初始化，所以类型是nil。如果想要返回它的值，也是nil。

另外，通过type函数返回的变量的类型是string（字符串）。

print("type of type is ", type(type(a)))

输出：

type of type is  string

二、Lua的常见操作符

Lua里的+，-，*，/，^等常见数学运算符，和大多数编程语言类似，但Lua里没有+=或者++等写法。另外Lua不需要分号结束句子。

以下是Lua中常见的和其他编程语言不同的操作符：

1、注释

Lua注释的前缀是--。

-- The following does not run

2、不等号

Lua里表示"不等于"的符号是~=，和Matlab一样。

neq = 4~=3
print('neq')

输出：

true

3、字符串连接

Lua里，连接两个字符串，使用..。

ssconcat = "Tom's best friend is ".."Jerry"

输出：

Tom's best friend is Jerry

4、字符串长度

Lua里求字符串长度可以在变量前面加#。

print("length of c is ", #c)

输出：

length of c is  17

5、字符串的拼接

字符串的拼接和很多编程语言类似，用%s，%d放在要插入字符的地方。使用函数string.format()，按照以下格式进行字符串拼接。

ssformat = string.format("Both %d and %d are even number", 4, 6)

输出

formatted string: Both 4 and 6 are even number

6、代码块

和C++，Java的{}，Python的缩进不同，Lua的代码块表示和Matlab比较类似，也以if，while等表示开始，end表示代码块结束。具体在后面几章会详述。

三、分支结构

Lua的if语句的格式是if ... elseif ... else ... end

g = 4
if g == 4 then
    print("g=4")
elseif g == 7 then
    print("g=7")
else
    print("neither")
end

Lua里没有switch ... case ...的语句

四、循环结构

Lua里有固定次数的for循环，也有条件循环。

1、for循环

for循环，可以让一个变量从起始值到终点值逐步增加。步长默认唯一，也可自定义。

句法为for ... do ... end

for i = 2,5 do --from 2 to 5 step 1. Both start and end are included
    print("i=",i)
end

以上语句是i从2到5，步长为1的for循环。

注意：和python的range()不同，lua里，最大值和最小值都包括。

所以输出是：

i= 2
i= 3
i= 4
i= 5

也可以步数不为1，例如：

for j = 3,12,3 do --from 3 to 12 step 3
    print("j=",j)
end

以上语句是i从3到12，步数为3的循环。

输出是：

j= 3
j= 6
j= 9
j= 12

2、while循环

while循环是一种"当循环"结构，表明在符合某条件时执行循环。

句法为while ... do ... end。

num = 0
while num < 5 do
    print("num=",num)
    num = num + 1 --Don't use num += 1 or num++
end

该语句表示当num < 5时执行循环。

3、repeat循环

repeat循环是一种"知道循环"结构，表明在符合某条件时退出循环。

句法为repeat ... until ...。注意这里不需要end。

repeat
    print("num=",num)
    num = num - 1
until num < 0

该语句表示当num < 0时退出循环。

五、函数

1、函数的定义

Lua中的函数也是一个变量，类似Swift里的closure（闭包）。

有两种定义函数的方式：

第一种：

function F1()
    print("This is function F1")
end

第二种：

F2 = function()
    print("This is function F2")
end

注意，F1可以被当成一个变量。现在运行下列语句：

F1D = F1

此时函数F1D()和F1()一模一样。

2、函数的输入和输出

同样，函数很多时候是需要有输入和输出的。

下面构建一个有4个输入，4个输出的函数：

function getEachVariablePlus1(v1, v2, v3, v4) --a function can have multiple inputs and also multiple outputs
    if type(v1) == "number" then
        out_v1 = v1 + 1
    end
    if type(v2) == "number" then
        out_v2 = v2 + 1
    end
    if type(v3) == "number" then
        out_v3 = v3 + 1
    end
    if type(v4) == "number" then
        out_v4 = v4 + 1
    end
    return out_v1, out_v2, out_v3, out_v4

现在运行这个函数：

a, b, c, d = getEachVariablePlus1(3,13,23,"nn")
print(string.format("values of a, b, c, d are %s, %s, %s, %s", a, b, c, d))

显然，v4的类型不是number，所以out_v4不会被赋值。因此，out_v4的输出值为nil。

values of a, b, c, d are 4, 14, 24, nil

那么，如果一个函数没有输出，我把函数输出赋予一个变量，Python，Matlab，C++，Java等都会出错。那么在Lua中呢？

rF1 = F1()
print("The return of F1 is ", rF1)

答案是不会。既然F1()无输出，rF1就被赋予nil。

The return of F1 is  nil

同样，如果函数的实际输入参数个数超过了定义的个数，运行时也不会报错。

getEachVariablePlus1(4,6,1,3,8)

最后一个输入8就会被忽略。

如果我函数有多个输出，我只要前几个输出呢？

aq, bq = getEachVariablePlus1(4,6,1,3)

此时函数的前两个输出out_v1和out_v2分别被赋予aq和bq。另外两个输出被舍弃。

那我想要后几个输出呢？答案是把前几个输出用_代替。

_, _, cq, dq = getEachVariablePlus1(4,6,1,3)

此时，函数的后两个输出out_v3和out_v4分别被赋予cq和dq。

不过，如果把函数的运行结果直接放入print，将会打印函数的所有输出

print("return of the function is ", getEachVariablePlus1(4,6,1,3))

输出：

return of the function is  5 7 2 4

3、函数输出函数

不像在C++中函数定义不允许嵌套，在Lua以及Swift等，函数也可以输出另一个函数。

calculator = function(operator)
    if operator == '+' then
        return function(a,b)
            return a+b
            end
    elseif operator == '-' then
        return function(a,b)
            return a-b
            end
    else
        return function()
            end
    end
end

这个函数返回的也是一个函数。

getCalc = calculator('t')
print("getCalc(2,3)=", getCalc(2,3))

输出：

getCalc(2,3)=

因为getCalc是由calculator函数里的分支结构里依据第三种情况给出的，是没有输出的函数，所以getCalc(2,3)是nil。

4、局部变量和全局变量

和大多数常见编程语言不同，Lua中的变量，在没有特别说明时，都是全局变量。

function loc()
    gbv = 10
end
loc()
print("gbv, which is a global variable, is now ", gbv)

在该函数中，gbv是全局变量。所以尽管loc()已经运行完毕，gbv仍然存在，且值为10

gbv, which is a global variable, is now  10

但，可以通过关键字local，规定一个变量是局部变量

function loc2()
    local lcv = 10
end
loc2()
print("lcv, which is a local variable, is now", lcv)

在该函数中，以local为前缀的lcv是局部变量。一旦loc2()运行完毕，lcv就不再存在，成为nil。

lcv, which is a local variable, is now  nil

六、表

在Lua中，表和Python的list一样，每个元素的类型不一定要相同。

Lua中的表用大括号表示。

tab1 = {"Good", 30, nil, "tg", true, nil}

1、表的长度

和字符串类似，表的长度也可用#。

注意：这个用#算出的长度，不包括最后的nil

print("the length of tab1 is ", #tab1)

输出：

the length of tab1 is  5

显然，只计到第五个true为止。

2、表的元素提取

和Python，C++，Swift不同，在Lua中，表的默认索引值和Matlab类似，以1开头。

print("element 2 of tab1 is", tab1[2]) --in Lua, table index starts from 1
print("element 10 of tab1 is", tab1[10]) --even it is out of index, no error will be triggered, just return nil

输出：

element 2 of tab1 is 30
element 10 of tab1 is nil

同样，索引号为10时，虽然超出了表的长度，但不会报错，只返回nil。

3、表的自定义索引

除了Lua给每个元素自动赋予的从1开始的索引值外，也可以自行给元素赋予数字或非数字索引。

Tom = {['job']="sales", ["age"]=45, [5]="really?"}

这里，表Tom有三个索引：'job'，'age'，5。这个表有些类似Python、Swift里的字典。

根据非数字索引提取元素的方式有两种：Tom['job']或者Tom.job，两者等价。但是根据数字索引提取元素的方式只有一种：Tom[5]

print("Tom's job is ", Tom["job"], " and his age is ", Tom.age, " and 5 element is ", Tom[5]) --even the index is string '5', still can not use dot to get element

输出：

Tom's job is  sales  and his age is  45  and 5 element is  really?

4、更改或添加或删除元素

更改元素

更改元素的方法：Tom.age=50

添加元素

添加元素的方法也类似，可以理解为把一个索引对应的元素的值从nil改为非nil值。

如果想附加一个元素到最后一个索引后面，使用table.insert(Tom, 'China')

删除元素

删除元素，如果是依据数字索引值，请用table.remove(Tom, 1)，移除第一个元素；也可以用Tom[1] = nil，效果一致。如果是依据非数字索引值，只能用Tom['age'] = nil。

如果运行table.remove(Tom, 'age')则会出错！

5、遍历表中元素

有两种方法遍历表中元素

pairs

pairs函数遍历表中所有的非nil元素。输出索引及其对应的元素。

Linda = {[1] = 'ele1', ['age'] = 20, ['e']=nil}
for i,v in pairs(Linda) do
    print('the element ', i, ' of Linda is ', v)
end

输出：

the element  1  of Linda is  ele1
the element  age  of Linda is  20

ipairs

ipairs只遍历索引为数字的元素，从1开始，出现元素值为nil的就停止。

Linda = {[1] = "ele1", ['age'] = 20, ['e']=nil}
for i,v in ipairs(Linda) do
    print('the element ', i, ' of Linda is ', v)
end

输出：

the element  1  of Linda is  ele1

6、一个Lua自带的表

Lua自带了一个表叫_G。该表包括所有已加载的元素。

function hello()
    print("Hello Lua")
end

for i,v in pairs(_G) do
    print(i,v)
    end

输出：

pairs function: 0x1006ad9ac
select function: 0x1006addac
rawset function: 0x1006add50
print function: 0x1006b63d8
rawget function: 0x1006add00
__lua_objc userdata: 0x140bcbe60
os table: 0x15a60b140
io table: 0x15a60b080
string table: 0x15a60b180
coroutine table: 0x15a60b000
package table: 0x15a60ae00
ipairs function: 0x1006ad774
table table: 0x15a60b040
pcall function: 0x1006ada40
warn function: 0x1006adb8c
loadfile function: 0x1006ad7c8
require function: 0x157b77000
hello function: 0x157b762e0
debug table: 0x15a60b2c0
utf8 table: 0x15a60b280
getmetatable function: 0x1006ad71c
math table: 0x15a60b200
collectgarbage function: 0x1006ad444
type function: 0x1006ae180
rawlen function: 0x1006adc9c
dofile function: 0x1006b64c4
next function: 0x1006ad954
rawequal function: 0x1006adc4c
assert function: 0x1006ad3c4
tostring function: 0x1006ae148
load function: 0x1006ad84c
error function: 0x1006ad6a0
setmetatable function: 0x1006ade68
tonumber function: 0x1006adf0c
_VERSION Lua 5.4
_G table: 0x15a60a580
xpcall function: 0x1006ae1e4