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Lua脚本语言简明入门教程

    这几天系统地学习了一下Lua这个脚本语言,Lua脚本是一个很轻量级的脚本,也是号称性能最高的脚本,用在很多需要性能的地方,比如:游戏脚本,nginx,wireshark的脚本,当你把他的源码下下来编译后,你会发现解释器居然不到200k,这是多么地变态啊(/bin/sh都要1M,MacOS平台),而且能和C语言非常好的互动。我很好奇得浏览了一下Lua解释器的源码,这可能是我看过最干净的C的源码了。

    我不想写一篇大而全的语言手册,一方面是因为已经有了(见本文后面的链接),重要的原因是,因为大篇幅的文章会挫败人的学习热情,我始终觉得好的文章读起来就像拉大便一样,能一口气很流畅地搞完,才会让人爽(这也是我为什么不想写书的原因)。所以,这必然又是一篇“入厕文章”,还是那句话,我希望本文能够让大家利用上下班,上厕所大便的时间学习一个技术。呵呵。

    相信你现在已经在厕所里脱掉裤子露出屁股已经准备好大便了,那就让我们畅快地排泄吧……

    运行

    首先,我们需要知道,Lua是类C的,所以,他是大小写字符敏感的。

    下面是Lua的Hello World。注意:Lua脚本的语句的分号是可选的,这个和GO语言很类似。

    复制代码 代码如下:
    print(“Hello World”)

    你可以像python一样,在命令行上运行lua命令后进入lua的shell中执行语句。

    复制代码 代码如下:
    chenhao-air:lua chenhao$ lua
    Lua 5.2.2  Copyright (C) 1994-2013 Lua.org, PUC-Rio
    > print(“Hello, World”)
    Hello, World
    >

    也可以把脚本存成一个文件,用如下命令行来运行。

    复制代码 代码如下:
    >lua  file.lua

    或是像shell一样运行:

    复制代码 代码如下:
    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

    语法

    注释

    复制代码 代码如下:
    — 两个减号是行注释

    –[[
     这是块注释
     这是块注释
     –]]

    变量

    Lua的数字只有double型,64bits,你不必担心Lua处理浮点数会慢(除非大于100,000,000,000,000),或是会有精度问题。

    你可以以如下的方式表示数字,0x开头的16进制和C是很像的。

    复制代码 代码如下:
    num = 1024
    num = 3.0
    num = 3.1416
    num = 314.16e-2
    num = 0.31416E1
    num = 0xff
    num = 0x56

    字符串你可以用单引号,也可以用双引号,还支持C类型的转义,比如: ‘\a’ (响铃), ‘\b’ (退格), ‘\f’ (表单), ‘\n’ (换行), ‘\r’ (回车), ‘\t’ (横向制表), ‘\v’ (纵向制表), ‘\\’ (反斜杠), ‘\”‘ (双引号), 以及 ‘\” (单引号)

    下面的四种方式定义了完全相同的字符串(其中的两个中括号可以用于定义有换行的字符串)

    复制代码 代码如下:
    a = ‘alo\n123″‘
    a = “alo\n123\””
    a = ‘\97lo\10\04923″‘
    a = [[alo
    123″]]

    C语言中的NULL在Lua中是nil,比如你访问一个没有声明过的变量,就是nil,比如下面的v的值就是nil

    复制代码 代码如下:
    v = UndefinedVariable

    布尔类型只有nil和false是 false,数字0啊,‘’空字符串(’\0′)都是true!

    另外,需要注意的是:lua中的变量如果没有特殊说明,全是全局变量,那怕是语句块或是函数里。变量前加local关键字的是局部变量。

    复制代码 代码如下:
    theGlobalVar = 50
    local theLocalVar = “local variable”

    控制语句

    不多说了,直接看代码吧(注意:Lua没有++或是+=这样的操作)

    while循环

    复制代码 代码如下:
    sum = 0
    num = 1
    while num <= 100 do
        sum = sum + num
        num = num + 1
    end
    print(“sum =”,sum)

    if-else分支

    复制代码 代码如下:
    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

    上面的语句不但展示了if-else语句,也展示了

    1)“~=”是不等于,而不是!=
    2)io库的分别从stdin和stdout读写的read和write函数
    3)字符串的拼接操作符“..”

    另外,条件表达式中的与或非为分是:and, or, not关键字。

    for 循环

    从1加到100

    复制代码 代码如下:
    sum = 0
    for i = 1, 100 do
        sum = sum + i
    end

    从1到100的奇数和

    复制代码 代码如下:
    sum = 0
    for i = 1, 100, 2 do
        sum = sum + i
    end

    从100到1的偶数和

    复制代码 代码如下:
    sum = 0
    for i = 100, 1, -2 do
        sum = sum + i
    end

    until循环

    复制代码 代码如下:
    sum = 2
    repeat
       sum = sum ^ 2 –幂操作
       print(sum)
    until sum >1000

    函数

    Lua的函数和Javascript的很像

    递归

    复制代码 代码如下:
    function fib(n)
      if n < 2 then return 1 end
      return fib(n – 2) + fib(n – 1)
    end

    闭包

    同样,Javascript附体!

    示例一

    复制代码 代码如下:
    function newCounter()
        local i = 0
        return function()     — anonymous function
           i = i + 1
            return i
        end
    end
     
    c1 = newCounter()
    print(c1())  –> 1
    print(c1())  –> 2

    示例二

    复制代码 代码如下:
    function myPower(x)
        return function(y) return y^x end
    end
     
    power2 = myPower(2)
    power3 = myPower(3)
     
    print(power2(4)) –4的2次方
    print(power3(5)) –5的3次方

    函数的返回值

    和Go语言一样,可以一条语句上赋多个值,如:

    复制代码 代码如下:
    name, age, bGay = “haoel”, 37, false, “haoel@hotmail.com”

    上面的代码中,因为只有3个变量,所以第四个值被丢弃。

    函数也可以返回多个值:

    复制代码 代码如下:
    function getUserInfo(id)
        print(id)
        return “haoel”, 37, “haoel@hotmail.com”, “http://lingkb.com”
    end
     
    name, age, email, website, bGay = getUserInfo()

    注意:上面的示例中,因为没有传id,所以函数中的id输出为nil,因为没有返回bGay,所以bGay也是nil。

    局部函数

    函数前面加上local就是局部函数,其实,Lua中的函数和Javascript中的一个德行。

    比如:下面的两个函数是一样的:

    复制代码 代码如下:
    function foo(x) return x^2 end
    foo = function(x) return x^2 end

    Table

    所谓Table其实就是一个Key Value的数据结构,它很像Javascript中的Object,或是PHP中的数组,在别的语言里叫Dict或Map,Table长成这个样子:

    复制代码 代码如下:
    haoel = {name=”ChenHao”, age=37, handsome=True}

    下面是table的CRUD操作:

    复制代码 代码如下:
    haoel.website=”http://lingkb.com/”
    local age = haoel.age
    haoel.handsome = false
    haoel.name=nil

    上面看上去像C/C++中的结构体,但是name,age, handsome, website都是key。你还可以像下面这样写义Table:

    复制代码 代码如下:
    t = {[20]=100, [‘name’]=”ChenHao”, [3.14]=”PI”}

    这样就更像Key Value了。于是你可以这样访问:t[20],t[“name”], t[3.14]。

    我们再来看看数组:

    复制代码 代码如下:
    arr = {10,20,30,40,50}

    这样看上去就像数组了。但其实其等价于:

    复制代码 代码如下:
    arr = {[1]=10, [2]=20, [3]=30, [4]=40, [5]=50}

    所以,你也可以定义成不同的类型的数组,比如:

    复制代码 代码如下:
    arr = {“string”, 100, “haoel”, function() print(“coolshell.cn”) end}

    注:其中的函数可以这样调用:arr[4]()。

    我们可以看到Lua的下标不是从0开始的,是从1开始的。

    复制代码 代码如下:
    for i=1, #arr do
        print(arr[i])
    end

    注:上面的程序中:#arr的意思就是arr的长度。

    注:前面说过,Lua中的变量,如果没有local关键字,全都是全局变量,Lua也是用Table来管理全局变量的,Lua把这些全局变量放在了一个叫“_G”的Table里。

    我们可以用如下的方式来访问一个全局变量(假设我们这个全局变量名叫globalVar):

    复制代码 代码如下:
    _G.globalVar
    _G[“globalVar”]

    我们可以通过下面的方式来遍历一个Table。

    复制代码 代码如下:
    for k, v in pairs(t) do
        print(k, v)
    end

    MetaTable 和 MetaMethod

    MetaTable和MetaMethod是Lua中的重要的语法,MetaTable主要是用来做一些类似于C++重载操作符式的功能。

    比如,我们有两个分数:

    复制代码 代码如下:
    fraction_a = {numerator=2, denominator=3}
    fraction_b = {numerator=4, denominator=7}

    我们想实现分数间的相加:2/3 + 4/7,我们如果要执行: fraction_a + fraction_b,会报错的。

    所以,我们可以动用MetaTable,如下所示:

    复制代码 代码如下:
    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

    为之前定义的两个table设置MetaTable:(其中的setmetatble是库函数)

    复制代码 代码如下:
    setmetatable(fraction_a, fraction_op)
    setmetatable(fraction_b, fraction_op)

    于是你就可以这样干了:(调用的是fraction_op.__add()函数)

    复制代码 代码如下:
    fraction_s = fraction_a + fraction_b

    至于__add这是MetaMethod,这是Lua内建约定的,其它的还有如下的MetaMethod:

    复制代码 代码如下:
    __add(a, b)                     对应表达式 a + b
    __sub(a, b)                     对应表达式 a – b
    __mul(a, b)                     对应表达式 a * b
    __div(a, b)                     对应表达式 a / b
    __mod(a, b)                     对应表达式 a % b
    __pow(a, b)                     对应表达式 a ^ b
    __unm(a)                        对应表达式 -a
    __concat(a, b)                  对应表达式 a .. b
    __len(a)                        对应表达式 #a
    __eq(a, b)                      对应表达式 a == b
    __lt(a, b)                      对应表达式 a < b
    __le(a, b)                      对应表达式 a <= b
    __index(a, b)                   对应表达式 a.b
    __newindex(a, b, c)             对应表达式 a.b = c
    __call(a, …)                  对应表达式 a(…)

    “面向对象”

    上面我们看到有__index这个重载,这个东西主要是重载了find key的操作。这操作可以让Lua变得有点面向对象的感觉,让其有点像Javascript的prototype。

    所谓__index,说得明确一点,如果我们有两个对象a和b,我们想让b作为a的prototype只需要:

    复制代码 代码如下:
    setmetatable(a, {__index = b})

    例如下面的示例:你可以用一个Window_Prototype的模板加上__index的MetaMethod来创建另一个实例:

    复制代码 代码如下:
    Window_Prototype = {x=0, y=0, width=100, height=100}
    MyWin = {title=”Hello”}
    setmetatable(MyWin, {__index = Window_Prototype})

    于是:MyWin中就可以访问x, y, width, height的东东了。(注:当表要索引一个值时如table[key], Lua会首先在table本身中查找key的值, 如果没有并且这个table存在一个带有__index属性的Metatable, 则Lua会按照__index所定义的函数逻辑查找)

    有了以上的基础,我们可以来说说所谓的Lua的面向对象。

    复制代码 代码如下:
    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

    上面我们可以看到有一个new方法和一个toString的方法。其中:

    1)self 就是 Person,Person:new(p),相当于Person.new(self, p)
    2)new方法的self.__index = self 的意图是怕self被扩展后改写,所以,让其保持原样
    3)setmetatable这个函数返回的是第一个参数的值。

    于是:我们可以这样调用:

    复制代码 代码如下:
    me = Person:new()
    print(me:toString())
     
    kf = Person:new{name=”King’s fucking”, age=70, handsome=false}
    print(kf:toString())

    继承如下,我就不多说了,Lua和Javascript很相似,都是在Prototype的实例上改过来改过去的。

    复制代码 代码如下:
    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

    模块

    我们可以直接使用require(“model_name”)来载入别的lua文件,文件的后缀是.lua。载入的时候就直接执行那个文件了。比如:

    我们有一个hello.lua的文件:

    复制代码 代码如下:
    print(“Hello, World!”)

    如果我们:require(“hello”),那么就直接输出Hello, World!了。

    注意:

    1)require函数,载入同样的lua文件时,只有第一次的时候会去执行,后面的相同的都不执行了。
    2)如果你要让每一次文件都会执行的话,你可以使用dofile(“hello”)函数
    3)如果你要玩载入后不执行,等你需要的时候执行时,你可以使用 loadfile()函数,如下所示:

    复制代码 代码如下:
    local hello = loadfile(“hello”)
    … …
    … …
    hello()

    loadfile(“hello”)后,文件并不执行,我们把文件赋给一个变量hello,当hello()时,才真的执行。(我们多希望JavaScript也有这样的功能

    当然,更为标准的玩法如下所示。

    假设我们有一个文件叫mymod.lua,内容如下:

    文件名:mymod.lua

    复制代码 代码如下:
    local HaosModel = {}
     
    local function getname()
        return “Hao Chen”
    end
     
    function HaosModel.Greeting()
        print(“Hello, My name is “..getname())
    end
     
    return HaosModel

    于是我们可以这样使用:

    复制代码 代码如下:
    local hao_model = require(“mymod”)
    hao_model.Greeting()

    其实,require干的事就如下:(所以你知道为什么我们的模块文件要写成那样了)

    复制代码 代码如下:
    local hao_model = (function ()
      –mymod.lua文件的内容–
    end)()

    参考

    我估计你差不多到擦屁股的时间了,所以,如果你还比较喜欢Lua的话,下面是几个在线文章你可以继续学习之:

    manual.luaer.cn lua在线手册
    book.luaer.cn lua在线lua学习教程
    lua参考手册Lua参考手册的中文翻译(云风翻译版本)

    关于Lua的标库,你可以看看官方文档:string, tablemathioos

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