Lua基础知识入门

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作者
猴君
阅读量:2

1 基础知识

标识符：标识符的定义和 C语言相同：字母和下划线_ 开头， 下划线_ + 大写字母一般是lua保留字， 如_VERSION
全局变量：默认情况下，变量总是认为是全局的，不需要申明，给一个变量赋值后即创建了这个全局变量，访问一个没有初始化的全局变量也不会出错，只不过得到的结果是：nil

2 数据类型

数据类型：lua是动态型语言，变量不需要类型定义，直接赋值即可。 值可以存储在变量中，作为参数传递或者结果return
–nil: 无效值， 在条件表达式中相当于false
– boolean： true false, 注意： false 和 nil 看作是 false，其他的都为 true，数字 0 也是 true
– number: 双精度类型的实浮点数 相当于double， 注意：Lua 默认只有一种 number 类型 – double（双精度）类型（默认类型可以修改 luaconf.h 里的定义）
– string：字符串，由一对双引号或者单引号表示
– funtcion: 由c或者lua编写的函数
– userdata：表示任意存储在变量中的c数据结构
– thread：表示执行的独立线路，用于执行协同程序
– table:Lua 中的表（table）其实是一个"关联数组"（associative arrays），数组的索引可以是数字、字符串或表类型。
– 在 Lua 里，table 的创建是通过"构造表达式"来完成，最简单构造表达式是{}，用来创建一个空表。

–可以使用type函数测试给定变量或者值的类型：
print(type(“Hello world”))
print(type(66))
print(type(‘66’))
print(type(“66”))
print(type(nil))

2.1 多重赋值

Lua可以对多个变量同时赋值，变量用逗号分开，赋值语句右边的值会依次赋给左边的变量。

n = 1 a, b = 10, 2*n

2.2 交换变量

a = 34 b = 12 a, b = b, a print(a, b) --输出：12   34

3 运算符

3.1 算数运算符

+ 加法 - 减法 * 乘法 / 除法 % 取余，求出除法的余数 ^ 乘幂，计算次方 - 负号，取负值

3.2 逻辑运算符

a = true b = false c = nil  print(a and b) -- 与  输出：false print(a or b)  -- 或  输出：true print(not a)   -- 非  输出：false

4 字符串相关

字符串的三种表示方式：

  1. 单引号间的一串字符
  2. 双引号间的一串字符
  3. [[…]] 间的一串字符, 支持换行

4.1 字符串操作

4.1.1字符串拼接： …

print("d"  ..  "cj")

4.1.2字符串转换

c = tostring(10) -- 数字 转 字符串  print(c)  d = tonumber("666") --字符串转数字，若转换失败返回nil print(d)  e = tonumber("abc") print(e)

输出：
image.png

4.1.3 获取字符串长度

str = "dcj666" print(#str) print(#"dcj666")

输出：
image.png

5 函数

function lua_func_test(n)     if 0 == n then         print("0 == n")         return 0     else          print("1 == n")         return n     end end  --这与上述是一样的 lua_func_test2 = function(n)     if 0 == n then         print("0 == n")         return 0     else          print("1 == n")         return n     end end  ret = lua_func_test(5) print(ret)

输出：
image.png

函数支持多值返回：

function lua_func_test_02(a, b, c)     return a, b, c end local i, j, k = lua_func_test_02(11, 22, 33) print(i, j, k)

输出：
image.png

6 Table

lua的table中可以放置任意类型的数据：如number，string，function等

6.1 数字下标：从 1 开始

注意：lua中数组下标从 1 开始

a = {112,  {}, function () end, "dcj"} print(a[1]) print(#a) --获取table元素个数  a[1] = 666 print(a[1])  table.insert(a, 2, "666")  --在a[2]处插入"666" local s = table.remove(a, 2)  --删除a[2]这个元素, 并将删除的元素返回给s

输出：
image.png

function做table的元素

funcList = {     function(a, b) return a*b end,     function(a, b) return a-b end,     function(a) return (-a) end } print(funcList[1](3,4)) print(funcList[2](3,4)) print(funcList[3](3))

输出：
image.png

6.2 table下标：指定下标

前面例子中的table都只是一些简单的List（列表），每个元素的下标都是自动从1排列的
实际上，Lua中，下标可以直接在声明时进行指定，像下面这样：

t = {6,7,8,9} --上面和下面的代码等价 t = {     [1] = 6,     [2] = 7,     [3] = 8,     [4] = 9, }  --甚至你可以跳过某些下标 t = {     [1] = 6,     [3] = 7,     [5] = 8,     [7] = 9, } print(t[7]) --输出9  --在声明后赋予元素值也是可以的 t = {}--空的table t[101] = 10 print(t[101]) --输出10 
t = {     [1] = 123,     [13] = "abc",     [666] = "666", }  print("下标为1的元素:",t[1],type(t[1])) print("下标为13的元素:",t[13],type(t[13])) print("下标为666的元素:",t[666],type(t[666]))  输出： 下标为1的元素:  123     number 下标为13的元素: abc     string 下标为666的元素:        666     string

6.3 字符串做下标

前面学习的table下标都是数字，在lua中，下标也可以是字符串：

t = { 	a1 = "aa",     ["666"] = "666", -- 666 = "666", 这样会报错   	["apple"] = 10,     banana = 12,     pear = 6, } --使用["下标"] = 值  和  下标 = 值  都是正确写法, 当第二种方式有歧义时，应该用第一种方式  t["new"] = "new values" -- 也可以新增  --可以用下面两种方式访问： print(t["apple"]) --输出10 print(t.apple) --输出10  print(t["666"]) --输出666 --print(t.666) --报错  print(t["banana"]) --输出12 print(t.banana) --输出12  print(t["new"]) --输出new values 
t = {     apple = {         price = 7.52,         weight = 2.1,     },     banana = {         price = 8.31,         weight = 1.4,         year = '2018'     },     year = '2019',     {         price = 6.21,         weight = 2.5,     }, }  print(     t.price,                --输出nil     t.apple.price,          --输出7.52     t.banana.weight,        --输出1.4     t.year,                 --输出2019     t[1].price,             --输出6.21     t[1].weight             --输出2.5 )   print(       t["price"],             --输出nil     t["apple"]["price"],    --输出7.52     t["banana"]["weight"],  --输出1.4     t["year"]               --输出2019 )

7 全局表 _G

lua中所有的全局变量都在** _G** 这个table中
例如定义一个全局变量a， 在_G这个table中打印出来：

dcj = 666; print(_G["dcj"])

table自身也是个全局变量，也在_G中， 并且table.insert中的insert函数是table的下标，也可以将insert打印出来：

print(_G["table"]) print(_G["table"]["insert"])

输出：
image.png

8 boolean类型

注意：lua中只有false和nil表示假， 其余都为真(0也表示真)

a = true b = false c = nul  print(1 < 2) print(1 > 2) print(1 >= 2) print(1 <= 2) print(1 == 2) print(1 ~= 2)  --  注意：~=表示不等于  print(a and b) -- 与  print(a or b)  -- 或 print(not a)   -- 非

输出：
image.png

b = 1 print(b > 10 and "yes" or "no")  b = 11 print(b > 10 and "yes" or "no")

输出：no
yes

9 分支判断

a = 2  if a == 1 then     print("a == 1") elseif a == 2 then     print("a == 2") elseif a == 3 then     print("a == 3") else     print(a) end  if 0 then 	print("0 is true") end

输出：
a == 2
0 is true

10 循环

10.1 for循环

image.png
临时变量名可以直接在代码区域使用（但不可更改），每次循环会自动加步长值，并且在到达结束值后停止循环。

for i = 1, 10, 2  do  -- 1表示循环储值，10表示结束值， 2表示步长, i的作用域仅仅在for循环内部 	print(i) end  print(i) -- 输出nil，i的作用域仅仅在for循环内部

10.2 while循环

local n = 10  while n >= 1 do 	if n==5 then 		break --跳出循环 	end 	 	print(n) 	n = n - 1   -- lua 不支持 n-- 这种操作 end

输出：
image.png

11 迭代器

pairs和ipairs的区别：
:::info
同：都是能遍历集合（表、数组），两者均优先按顺序输出没有key的值；
:::
:::info
异：对于有key的集合：
ipairs从第一个数字key开始，依次输出所有的key+1的键值，遇到字符下标并不会结束遍历，只是不输出而已，如果遇到nil则退出；
pairs无序输出字符类型key或者数字类型key的键值，遇到nil不输出，但不会停止遍历；
:::

11.1 ipairs

t = {"aa", "bb", "cc", "dd", "ee"}  for i = 1, #t  do  --从下标1开始，到下标#t结束(#t表示t的元素个数) 	print(i, t[i]) end  --针对数字下标的数组，可以使用ipairs迭代器 --等同于下面 for i, j  in ipairs(t)  do  -- i表示下标， j存放下标i对应的值 	print(i, j) end

输出：
image.png

t = { 	[1] = "aaaaaa", 	[2] = "bbbbbbb", 	[3] = "ccccccc", 	[5] = "ddddddddd"  --下标不连续，t[4]为nil，遇到nil会自动停止 }  for i, j  in ipairs(t)  do  -- i表示下标， j表示下标i对应的值 	print(i, j) end  for i, j  in pairs(t)  do  -- i表示下标， j表示下标i对应的值 	print(i, j) end

输出：
image.png
结论：
1、ipairs会按照key的顺序输出数据，遇到不连续的数据停止输出；
2、pairs会无序输出所有数据；

table = {      [3] = "test3",     ["test"] = "val1",     "val3" ,     [4] = "val2",     "val4" } print("-----------ipairs----------------") for k,v in ipairs(table) do     print(k,v) end print("-----------pairs----------------") for k,v in pairs(table) do     print(k,v) end

image.png
结论：
1、pairs和ipairs均优先输出没有key的value；
2、pairs会输出所有的数据，不带key的值按顺序输出，带key的值无序输出；
3、ipairs会跳过字符串的key，按顺序输出数字型key的值；

table = {      [6] = "test3",     ["test"] = "val1",     "val3" ,     [11] = "val2",     nil,     "val4" } print("-----------ipairs----------------") for k,v in ipairs(table) do     print(k,v) end print("-----------pairs----------------") for k,v in pairs(table) do     print(k,v) end

输出：
image.png
结论：
1、ipairs遇到nil会停止输出；
2、pairs遇到nil不会停止输出；

11.2 pairs

针对字符串做数组下标的数组迭代，使用pairs迭代器

t = { 	apple = "aa", 	banana = "bb", 	water = "cc", } for i, j  in pairs(t)  do  -- i表示下标， j存放下标i对应的值 	print(i, j) end

输出：
image.png

12 多文件调用require

require:

  1. 运行指定文件
  2. 末尾不带拓展名
  3. 目录层级用“.”分隔
  4. 只会运行一次
  5. 从package.path中的路径里查找

13 元表、面向对象

t =     {     a = 66, } mt = {     __add = function(a, b)         return a.a + b     end,     __index = function(table, key)         return 123     end } setmetatable(t, mt) print(t+1) --输出67 print(t["dcj"]) --访问一个不存在的下标，会调用__index元方法， 输出123    t = {     a = 66, } mt = {     __add = function(a, b)         return a.a + b     end,     __index = {         abc = 123,         def = 456,     }, } setmetatable(t, mt) print(t["dcj"]) --__index也可以是个table, 在__index也可以是个table找“dcj”元素，输出nil print(t["abc"]) --__index也可以是个table, 在__index也可以是个table找“abc”元素, 输出123 print(t["def"]) --__index也可以是个table, 在__index也可以是个table找“def”元素, 输出456

image.png

13.1 语法糖：

t = {     a = 66,     add = function(tab, sum)         tab.a = tab.a + sum     end, }  t:add(10) -- 等价于 t.add(t, 10), 输出：76 print(t.a)

13.2 面向对象

需要好好理解！！！

bag = {  } bagmt = {     put = function(t, item)         table.insert(t.items, item)     end,     take = function(t)         return table.remove(t.items, item)     end,     list = function(t)         return table.concat(t.items, ", ")     end,     clear = function(t)         t.items = {}     end, } bagmt["__index"] = bagmt function bag.new()     local t = {         items  = {}     }     setmetatable(t, bagmt) --当调用t中不存在的函数的时候，就回去t的metatable中去找     return t end  --bag.new()函数中会新建一个表t，t设置了元表bagmt， bagmt中有四个元方法(put，take,list，clear) --由于b中没有put这些方法，所以回去bagmt中找 local b = bag.new() b:put("apple1") --等价于b.put(b, "apple1")， 将"apple1"放入b的items表中  b:put("apple2") b:put("apple3") b:put("apple4")  print(b:take())  print(b:list())

14 数据打包和解包

aaa = 0x11223344 bbb = 0x55667788  data = string.pack(">LL", aaa, bbb)  --数据打包  print("len:", #data)  for i=1, #data do     print(i, data:byte(i)) end  a, b = string.unpack(">LL", data)  --数据解包 str_a = string.format("0x%x", a) str_b = string.format("0x%x", b)  print("str_a: ", str_a) print("str_b: ", str_b)

输出：
image.png

15 C语言与lua的相关调用

15.1 C语言中调用lua

c代码只需要编译一次，lua可以随时改动；因为lua是动态语言。嵌入lua的好处是c只需要写一次代码，编译一次程序，所有的变化都可以通过修改lua的代码.
main.c 中调用math.lua中的函数

/*  * @Descripttion: xx模块  * @Author: cjDong  * @Date: 2024-07-15 11:30:05  * @LastEditors: cjDong  * @LastEditTime: 2024-07-17 14:07:04  */  #include <stdio.h>  #include "lua.h" #include "lualib.h" #include "lauxlib.h"   static int call_func(lua_State *L, const char* funcname, int x, int y) {     int ret;     lua_getglobal(L, funcname); // 查找lua文件中的全局函数，并压入虚拟栈      /* 压栈，传入参数 */     lua_pushnumber(L, x);     lua_pushnumber(L, y);          lua_call(L, 2, 1); /* 执行函数，lua_call 的参数中第二个是参入参数个数，第三个是返回值个数 */      /* 取出返回值 */     ret = (int)lua_tonumber(L, -1);      /*清除返回值的栈*/     lua_pop(L, 1);      return ret; }   int main(int argc, char *argv[]) {     lua_State *L = luaL_newstate();  /* 创建lua虚拟机 */     luaL_openlibs(L);     /* 加载lua库，比如math库、table库等 */      /* 加载lua文件到c语言内存中，进行语法检查，不会编译 */     luaL_dofile(L, "math.lua");      /* 调用C函数，这个里面会调用lua函数 */     call_func(L, "add", 2, 3);     call_func(L, "sub", 2, 3);     call_func(L, "mul", 2, 3);     call_func(L, "div", 2, 3);      /* 清除Lua */     lua_close(L);          return 0; } 
function add(x, y)     print("lua: add function\r\n")     return x + y end  function sub(x, y)     print("lua: sub function\r\n")     return x - y end  function mul(x, y)     print("lua: mul function\r\n")     return x * y end  function div(x, y)     print("lua: div function\r\n")     return x / y end 
#!/bin/bash  gcc  -o out main.c -llua -ldl -lm  ./out

15.2 lua中调用c语言

Q：Lua调用C函数的两种方式？
A：
1、程序主体在C中运行，C函数注册到Lua中。C调用Lua，Lua调用C注册的函数，C得到函数的执行结果。
2、程序主体在Lua中运行，C函数作为库函数供Lua使用。
第一种方式看起来很罗嗦，也很奇怪。既然程序主体运行在C中，而且最终使用的也是C中定义的函数，那么为何要将函数注册给Lua，然后再通过Lua调用函数呢？
相比于第一种方式，第二种方式使用的更加普遍。
一个Lua库（Lua本身所提供的库）实际上是一个定义了若干Lua函数的”chunk”，这些函数通常作为”table”的域来保存。一个C库（C语言编写，注册给Lua使用的库）的实现方式类似于Lua库的实现方式。首先C库中定义提供给Lua使用的函数，其次还需要一个“特殊函数”，它的作用是注册所有C库中的函数，并将它们存储在适当的位置（类似于Lua库中的函数作为”table”的域来保存）。
Lua可以调用C库中的函数，就是通过这个注册的过程实现的。一旦C函数注册到Lua中，Lua就可以直接通过C函数的引用获取到C函数的地址（这也是我们注册的意义，将C函数的地址提供给Lua）。换句话说，一旦C函数注册，Lua调用他们不依赖于函数名，”package”位置，或者是可见规则。
以上两种方式下面都会列举对应的例子，理解第一种方式，将有助于你理解第二种方式的实现流程。

Q：从Lua中调用C所遵循的规则？
A：当C调用Lua函数的时候，必须遵循一些简单的协议来传递参数和获取返回结果。同样的，从Lua中调用C函数，也必须遵循一些协议来传递参数和获得返回结果。此外，从Lua调用C函数我们必须注册函数，也就是说，我们必须把C函数的地址以一个适当的方式传递给Lua解释器。
任何在Lua中注册的C函数必须有同样的原型，
typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L); // 定义在"lua.h"中。
被注册的C函数接收一个单一的lua_State类型的参数，同时返回一个表示返回值个数的数字。函数在将返回值入栈之前无需清理栈，在函数返回之后，Lua会自动清除栈中返回结果下面的所有内容。

15.2.1 方式1：程序主体在C中运行

该方式看起来很罗嗦，也很奇怪。既然程序主体运行在C中，而且最终使用的也是C中定义的函数，那么为何要将函数注册给Lua，然后再通过Lua调用函数呢？

15.2.2 方式2：程序主体在Lua中运行

该方式使用的更加普遍

#include <stdio.h> #include <math.h> #include <stdarg.h> #include <stdlib.h> #include <lua.h> #include <lauxlib.h> #include <lualib.h>   /* 所有注册给Lua的C函数具有  * "typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);"的原型。  */ static int l_sin(lua_State *L) {        // 如果给定虚拟栈中索引处的元素可以转换为数字，则返回转换后的数字，否则报错。     double d = luaL_checknumber(L, 1);     lua_pushnumber(L, sin(d));  /* push result */      /* 这里可以看出，C可以返回给Lua多个结果，      * 通过多次调用lua_push*()，之后return返回结果的数量。      */     return 1;  /* number of results */ }    /* 需要一个"luaL_Reg"类型的结构体，其中每一个元素对应一个提供给Lua的函数。  * 每一个元素中包含此函数在Lua中的名字，以及该函数在C库中的函数指针。  * 最后一个元素为“哨兵元素”（两个"NULL"），用于告诉Lua没有其他的函数需要注册。  */ static const struct luaL_Reg mylib[] = {     {"mysin", l_sin},     {NULL, NULL} };    /* 此函数为C库中的“特殊函数”。  * 通过调用它注册所有C库中的函数，并将它们存储在适当的位置。  * 此函数的命名规则应遵循：  * 1、使用"luaopen_"作为前缀。  * 2、前缀之后的名字将作为"require"的参数。  */ extern int luaopen_mylib(lua_State* L) {     /* void luaL_newlib (lua_State *L, const luaL_Reg l[]);      * 创建一个新的"table"，并将"mylib"中所列出的函数注册为"table"的域。      */      luaL_newlib(L, mylib);      return 1; } 
--[[      这里"require"的参数对应C库中"luaopen_mylib()"中的"mylib"。      C库就放在"main.lua"的同级目录，"require"可以找到。 ]]   local mylib = require "mylib"  -- 结果与上面的例子中相同，但是这里是通过调用C库中的函数实现。 print(mylib.mysin(3.14 / 2))    --> 0.99999968293183 
gcc math.c -fPIC -shared -o mylib.so -Wall  lua main.lua
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