Lua table（表）
Lua table是不固定大小的关联性数组，可以使用任意类型的值来作数组的索引，但这个值不能是nil。
Lua（表）的构造
构造器是创建和初始化表的表达式。表是Lua特有的功能强大的东西。最简单的构造函数是{}，用来创建一个空表。可以直接初始化数组:
-- 初始化表
mytable = {}
-- 指定值
mytable[1]= "Lua"
-- 移除引用
mytable = nil
-- lua 垃圾回收会释放内存
当我们为 table a 并设置元素，然后将 a 赋值给 b，则 a 与 b 都指向同一个内存。如果 a 设置为 nil ，则 b 同样能访问 table 的元素。如果没有指定的变量指向a，Lua的垃圾回收机制会清理相对应的内存：
-- 简单的 table
mytable = {}
print("mytable 的类型是 ",type(mytable))
mytable[1]= "Lua"
mytable["wow"] = "修改前"
print("mytable 索引为 1 的元素是 ", mytable[1])
print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", mytable["wow"])
-- alternatetable和mytable的是指同一个 table
alternatetable = mytable
print("alternatetable 索引为 1 的元素是 ", alternatetable[1])
print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", alternatetable["wow"])
alternatetable["wow"] = "修改后"
print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", mytable["wow"])
-- 释放变量
alternatetable = nil
print("alternatetable 是 ", alternatetable)
-- mytable 仍然可以访问
print("mytable 索引为 wow 的元素是 ", mytable["wow"])
mytable = nil
print("mytable 是 ", mytable)
执行结果为：
mytable 的类型是 table
mytable 索引为 1 的元素是 Lua
mytable 索引为 wow 的元素是 修改前
alternatetable 索引为 1 的元素是 Lua
mytable 索引为 wow 的元素是 修改前
mytable 索引为 wow 的元素是 修改后
alternatetable 是 nil
mytable 索引为 wow 的元素是 修改后
mytable 是 nil
Table操作
-
table.concat (table , sep , start , end):
concat是concatenate(连锁, 连接)的缩写. table.concat()函数列出参数中指定table的数组部分从start位置（第start个元素）到end位置（第end个元素）的所有元素, 元素间以指定的分隔符(sep)隔开。
我们可以使用concat()来连接两个table：
fruits = {"banana","orange","apple"}
-- 返回 table 连接后的字符串
print("连接后的字符串 ",table.concat(fruits))
-- 指定连接字符
print("连接后的字符串 ",table.concat(fruits,", "))
-- 指定索引来连接 table
print("连接后的字符串 ",table.concat(fruits,", ", 2,3))
输出为：
连接后的字符串 bananaorangeapple
连接后的字符串 banana, orange, apple
连接后的字符串 orange, apple
-
table.insert (table, pos, value):
在table的数组部分指定位置(pos)插入值为value的一个元素. pos参数可选, 默认为数组部分末尾.
-
table.remove(table,pos):
返回table数组部分位于pos位置的元素. 其后的元素会被前移. pos参数可选, 默认为table长度, 即从最后一个元素删起。
以下为table的插入和删除操作：
fruits = {"banana","orange","apple"}
-- 在末尾插入
table.insert(fruits,"mango")
print("索引为 4 的元素为 ",fruits[4])
-- 在索引为 2 的键处插入
table.insert(fruits,2,"grapes")
print("索引为 2 的元素为 ",fruits[2])
print("最后一个元素为 ",fruits[5])
table.remove(fruits)
print("移除后最后一个元素为 ",fruits[5])
输出为：
索引为 4 的元素为 mango
索引为 2 的元素为 grapes
最后一个元素为 mango
移除后最后一个元素为 nil
-
table.sort(table)：
对给定的table进行升序排序
fruits = {"banana","orange","apple","grapes"}
print("排序前")
for k,v in ipairs(fruits) do
print(k,v)
end
table.sort(fruits)
print("排序后")
for k,v in ipairs(fruits) do
print(k,v)
end
排序也支持自定义排序规则，比如：
t ={5,1,4,2,3}
table.sort(t,function(a,b) return a > b;end)
for i,v in pairs(t) do --全部输出
print(v)
end
输出为：
5
4
3
2
1
-
Table 最大值
由于table.maxn在Lua5.2之后该方法已经不存在了，我们可以自定义table_maxn方法来实现：
function table_maxn(t)
local mn=nil;
for k, v in pairs(t) do
if(mn==nil) then
mn=v
end
if mn < v then
mn = v
end
end
return mn
end
tbl = {[1] = 2, [2] = 6, [3] = 34, [26] =5}
print("tbl 最大值：", table_maxn(tbl))
print("tbl 长度 ", #tbl)
输出结果为：
tbl 最大值： 34
tbl 长度 3
注意：
当我们获取 table 的长度的时候无论是使用 # 还是 table.getn 其都会在索引中断的地方停止计数，而导致无法正确取得 table 的长度。
可以使用以下方法来代替：
function table_leng(t)
local leng=0
for k, v in pairs(t) do
leng=leng+1
end
return leng;
end
- table去重
-- table 去重
table = {1 , 2 , 3 , 4 , 20 , 6 , 7 , 7 , 15 , 28};
function table_unique(t)
local check = {};
local n = {};
for key , value in pairs(t) do
if not check[value] then
n[key] = value
check[value] = value
end
end
return n
end
for key , value in pairs(table_unique(table)) do
print('value is ' , value)
end
Lua 模块
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.
require 函数
Lua提供了一个名为require的函数用来加载模块。要加载一个模块，只需要简单地调用就可以了。例如：
require("<模块名>")
或者
require "<模块名>"
执行 require 后会返回一个由模块常量或函数组成的 table，并且还会定义一个包含该 table 的全局变量。
-- test_module.lua 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
require("module")
print(module.constant)
module.func3()
以上代码执行结果为：
这是一个常量
这是一个私有函数！
或者给加载的模块定义一个别名变量，方便调用：
-- test_module2.lua 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
-- 别名变量 m
local m = require("module")
print(m.constant)
m.func3()
以上代码执行结果为：
这是一个常量
这是一个私有函数！
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。
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) -- 这回返回mymetatable
__index元方法
这是 metatable 最常用的键。
当你通过键来访问 table 的时候，如果这个键没有值，那么Lua就会寻找该table的metatable（假定有metatable）中的__index 键。如果__index包含一个表格，Lua会在表格中查找相应的键。
__index 元方法查看表中元素是否存在，如果不存在，返回结果为 nil；如果存在则由 __index 返回结果。
$ lua
Lua 5.3.0 Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
> other = { foo = 3 }
> t = setmetatable({}, { __index = other })
> t.foo
3
> t.bar
nil
如果__index包含一个函数的话，Lua就会调用那个函数，table和键会作为参数传递给函数。
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
__index = function(mytable, key)
if key == "key2" then
return "metatablevalue"
else
return nil
end
end
})
print(mytable.key1,mytable.key2)
输出结果为：
value1 metatablevalue
分析：
- mytable 表赋值为 {key1 = “value1”}。
- mytable 设置了元表，元方法为 __index。
- 在mytable表中查找 key1，如果找到，返回该元素，找不到则继续。
- 在mytable表中查找 key2，如果找到，返回该元素，找不到则继续。
- 判断元表有没有__index方法，如果__index方法是一个函数，则调用该函数。
- 元方法中查看是否传入 “key2” 键的参数（mytable.key2已设置），如果传入 “key2” 参数返回 “metatablevalue”，否则返回 mytable 对应的键值。
我们可以将以上代码简单写成：
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } })
print(mytable.key1,mytable.key2)
总结
Lua查找一个表元素时的规则，其实就是如下3个步骤:
- 在表中查找，如果找到，返回该元素，找不到则继续
- 判断该表是否有元表，如果没有元表，返回nil，有元表则继续。
- 判断元表有没有__index方法，如果__index方法为nil，则返回nil；如果__index方法是一个表，则重复1、2、3；如果__index方法是一个函数，则返回该函数的返回值。
__newindex 元方法
__newindex 元方法用来对表更新，__index则用来对表访问 。
当你给表的一个缺少的索引赋值，解释器就会查找__newindex 元方法：如果存在则调用这个函数而不进行赋值操作。
以下实例演示了 __newindex 元方法的应用：
mymetatable = {}
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable })
print(mytable.key1)
mytable.newkey = "新值2"
print(mytable.newkey,mymetatable.newkey)
mytable.key1 = "新值1"
print(mytable.key1,mymetatable.key1)
以上实例执行输出结果为：
value1
nil 新值2
新值1 nil
以上实例中表设置了元方法 __newindex，在对新索引键（newkey）赋值时（mytable.newkey = “新值2”），会调用元方法__newdex，而不进行赋值。而如果对已存在的索引键（key1），则会进行赋值，而不调用元方法 __newindex。
以下实例使用了 rawset 函数来更新表：
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
__newindex = function(mytable, key, value)
rawset(mytable, key, "\""..value.."\"")
end
})
mytable.key1 = "new value"
mytable.key2 = 4
print(mytable.key1,mytable.key2)
以上实例输出结果为：
new value "4"
为表添加操作符
以下实例演示了两表相加操作：
-- 计算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用
-- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn，即计算表的元素个数
function table_maxn(t)
local mn = 0
for k, v in pairs(t) do
if mn < k then
mn = k
end
end
return mn
end
-- 两表相加操作
mytable = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
__add = function(mytable, newtable)
for i = 1, table_maxn(newtable) do
table.insert(mytable, table_maxn(mytable)+1,newtable[i])
end
return mytable
end
})
secondtable = {4,5,6}
mytable = mytable + secondtable
for k,v in ipairs(mytable) do
print(k,v)
end
以上实例输出结果为：
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
__add 键包含在元表中，并进行相加操作。 表中对应的操作列表如下：(注意：__是两个下划线)
| 模式 | 描述 |
|---|---|
| __add | 对应的运算符 ‘+’. |
| __sub | 对应的运算符 ‘-‘. |
| __mul | 对应的运算符 ‘*’. |
| __div | 对应的运算符 ‘/’. |
| __mod | 对应的运算符 ‘%’. |
| __unm | 对应的运算符 ‘-‘(相反数). |
| __concat | 对应的运算符 ‘..’. |
| __eq | 对应的运算符 ‘==’. |
| __lt | 对应的运算符 ‘<’. |
| __le | 对应的运算符 ‘<=’. |
__call元方法
__call 元方法在 Lua 调用一个值时调用。以下实例演示了计算表中元素的和：
-- 计算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用
-- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn，即计算表的元素个数
function table_maxn(t)
local mn = 0
for k, v in pairs(t) do
if mn < k then
mn = k
end
end
return mn
end
-- 定义元方法__call
mytable = setmetatable({10}, {
__call = function(mytable, newtable)
sum = 0
for i = 1, table_maxn(mytable) do
sum = sum + mytable[i]
end
for i = 1, table_maxn(newtable) do
sum = sum + newtable[i]
end
return sum
end
})
newtable = {10,20,30}
print(mytable(newtable))
以上实例输出结果为：
70
__tostring元方法
__tostring 元方法用于修改表的输出行为。以下实例我们自定义了表的输出内容：
mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
__tostring = function(mytable)
sum = 0
for k, v in pairs(mytable) do
sum = sum + v
end
return "表所有元素的和为 " .. sum
end
})
print(mytable)
输出结果为：
表所有元素的和为 60
综上，使用元表可以很好的简化我们代码的功能，所以了解Lua的元表，可以让我们写出更加简单优秀的Lua代码。
Lua 协程（coroutine）
协程定义
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。
线程和协程的区别
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
- coroutine.create() ： 创建coroutine，返回coroutine，参数是一个函数，当和resume配合使用的时候就唤醒函数调用
- coroutine.resume() ： 重启coroutine，和create配合使用
- coroutine.yield() ： 挂起coroutine，将coroutine设置为挂起状态，这个和resume配合使用能有很多有用的效果
- coroutine.status() ：查看coroutine的状态（注：coroutine的状态有三种：dead，suspend（挂起），running，具体什么时候有这样的状态请参考下面的程序）
- coroutine.wrap（）： 创建coroutine，返回一个函数，一旦你调用这个函数，就进入coroutine，和create功能重复
- coroutine.running() ：返回正在跑的coroutine，一个coroutine就是一个线程，当使用running的时候，就是返回一个corouting的线程号
示例如下：
-- coroutine_test.lua 文件
co = coroutine.create(
function(i)
print(i);
end
)
coroutine.resume(co, 1) -- 1
print(coroutine.status(co)) -- dead
print("----------")
co = coroutine.wrap(
function(i)
print(i);
end
)
co(1)
print("----------")
co2 = coroutine.create(
function()
for i=1,10 do
print(i)
if i == 3 then
print(coroutine.status(co2)) --running
print(coroutine.running()) --thread:XXXXXX
end
coroutine.yield()
end
end
)
coroutine.resume(co2) --1
coroutine.resume(co2) --2
coroutine.resume(co2) --3
print(coroutine.status(co2)) -- suspended
print(coroutine.running())
print("----------")
输出为：
1
dead
----------
1
----------
1
2
3
running
thread: 02A686F0
suspended
nil
coroutine.running就可以看出来,coroutine在底层实现就是一个线程。
当create一个coroutine的时候就是在新线程中注册了一个事件。
当使用resume触发事件的时候，create的coroutine函数就被执行了，当遇到yield的时候就代表挂起当前线程，等候再次resume触发事件。
接下来我们分析一个更详细的实例：
function foo (a)
print("foo 函数输出", a)
return coroutine.yield(2 * a) -- 返回 2*a 的值
end
co = coroutine.create(function (a , b)
print("第一次协同程序执行输出", a, b) -- co-body 1 10
local r = foo(a + 1)
print("第二次协同程序执行输出", r)
local r, s = coroutine.yield(a + b, a - b) -- a，b的值为第一次调用协同程序时传入
print("第三次协同程序执行输出", r, s)
return b, "结束协同程序" -- b的值为第二次调用协同程序时传入
end)
print("main", coroutine.resume(co, 1, 10)) -- true, 4
print("--分割线----")
print("main", coroutine.resume(co, "r")) -- true 11 -9
print("---分割线---")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- true 10 end
print("---分割线---")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- cannot resume dead coroutine
print("---分割线---")
输出结果为：
第一次协同程序执行输出 1 10
foo 函数输出 2
main true 4
--分割线----
第二次协同程序执行输出 r
main true 11 -9
---分割线---
第三次协同程序执行输出 x y
main true 10 结束协同程序
---分割线---
main false cannot resume dead coroutine
---分割线---
分析：
- 调用resume，将协同程序唤醒,resume操作成功返回true，否则返回false；
- 协同程序运行；
- 运行到yield语句；
- yield挂起协同程序，第一次resume返回；（注意：此处yield返回4，参数是resume的参数1+1=2）
- 第二次resume，再次唤醒协同程序；（注意：此处resume的参数中，除了第一个参数co，剩下的参数将作为yield的参数）
- yield返回；
- 协同程序继续运行；
- 如果使用的协同程序继续运行完成后继续调用 resume方法则输出：cannot resume dead coroutine
- resume和yield的配合强大之处在于，resume处于主程中，它将外部状态（数据）传入到协同程序内部；而yield则将内部的状态（数据）返回到主程中。
用协程完成生产者-消费者问题
local newProductor
function productor()
local i = 0
while true do
i = i + 1
send(i) -- 将生产的物品发送给消费者
end
end
function consumer()
while true do
local i = receive() -- 从生产者那里得到物品
print(i)
end
end
function receive()
local status, value = coroutine.resume(newProductor)
return value
end
function send(x)
coroutine.yield(x) -- x表示需要发送的值，值返回以后，就挂起该协同程序
end
-- 启动程序
newProductor = coroutine.create(productor)
consumer()
coroutine.create方法和coroutine.wrap方法的区别
coroutine.creat方法和coroutine.wrap需要特别注意的是这个返回值的类型，功能上有些类似，但并不完全一样。
coroutine.creat返回的是一个协同程序，类型为thread,需要使用coroutine.resume进行调用；而coroutine.wrap返回的是一个普通的方法(函数)，类型为function，和普通function有同样的使用方法，并且不能使用coroutine.resume进行调用。
以下代码进行测试：
co_creat = coroutine.create(
function()
print("co_creat类型是"..type(co_creat))
end
)
co_wrap = coroutine.wrap(
function()
print("co_wrap类型是"..type(co_wrap))
end
)
coroutine.resume(co_creat)
co_wrap()
输出：
co_creat类型是thread
co_wrap类型是function
coroutine返回值
coroutine.resume方法需要特别注意的一点是，这个方法只要调用就会返回一个boolean值。
coroutine.resume方法如果调用成功，那么返回true，如果有yield方法，同时返回yield括号里的参数;如果失败，那么返回false，并且带上一句”cannot resume dead coroutine”
以下代码进行测试：
co_yieldtest = coroutine.create(
function()
coroutine.yield()
coroutine.yield(1)
return 2
end
)
for i = 1,4 do
print("第"..i.."次调用协程:", coroutine.resume(co_yieldtest))
end
输出：
第1次调用协程: true
第2次调用协程: true 1
第3次调用协程: true 2
第4次调用协程: false cannot resume dead coroutine
coroutine状态
coroutine.create方法只要建立了一个协程 ，那么这个协程的状态默认就是suspend。使用resume方法启动后，会变成running状态；遇到yield时将状态设为suspend；如果遇到return，那么将协程的状态改为dead。
coroutine.resume方法需要特别注意的一点是，这个方法只要调用就会返回一个boolean值。
coroutine.resume方法如果调用成功，那么返回true；如果有yield方法，同时返回yield括号里的参数；如果没有yield，那么继续运行直到协程结束；直到遇到return，将协程的状态改为dead，并同时返回return的值。
coroutine.resume方法如果调用失败(调用状态为dead的协程会导致失败)，那么返回false，并且带上一句”cannot resume dead coroutine”
以下代码进行测试：
function yieldReturn(arg) return arg end
co_yieldtest = coroutine.create(
function()
print("启动协程状态"..coroutine.status(co_yieldtest))
print("--")
coroutine.yield()
coroutine.yield(1)
coroutine.yield(print("第3次调用"))
coroutine.yield(yieldReturn("第4次调用"))
return 2
end
)
print("启动前协程状态"..coroutine.status(co_yieldtest))
print("--")
for i = 1,6 do
print("第"..i.."次调用协程:", coroutine.resume(co_yieldtest))
print("当前协程状态"..coroutine.status(co_yieldtest))
print("--")
end
输出为：
启动前协程状态suspended
--
启动协程状态running
--
第1次调用协程: true
当前协程状态suspended
--
第2次调用协程: true 1
当前协程状态suspended
--
第3次调用
第3次调用协程: true
当前协程状态suspended
--
第4次调用协程: true 第4次调用
当前协程状态suspended
--
第5次调用协程: true 2
当前协程状态dead
--
第6次调用协程: false cannot resume dead coroutine
当前协程状态dead
--
