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lua

2025年7月7日大约 6 分钟编程编程语言

lua

其实我一直都不喜欢 lua，感觉很多设计都是一坨屎，参见 lua 有多难用。但是现在是工作，不得不学了。

安装

  • 解释器：lua 或 luajit
  • Vscode 插件：
    • lsp: Lua - sumneko
    • Formatter: Stylua
  • 包管理器：luarocks，用法和 scoop 相似

配置：

  • Stylua 默认使用 tab 作为缩进。要把它改成空格，需要在项目下创建 .stylua.toml，并写入 indent_type = "Spaces"。
  • luarocks 默认将包安装到全局。想要使用其安装的 lua 包，你还需要额外设置一些环境变量：执行 luarocks path --bin，并将 LUA_PATH, LUA_CPATH, PATH 三个环境变量设为输出的值。

基础

  • array table 下标从 1 开始！！！
  • 不等：~=
  • 数据定义：不加 local 默认是全局变量。
  • 数据优先级：后面覆盖前面，局部覆盖全局
  • 条件 if-then-elseif-else-end
  • 循环：for i = 1,5 do ... end，for i, v in xxx do ... end，repeat ... until xxx，while do ... end
  • goto：通过 ::somelabel:: 打标签，然后 goto somelabel。
  • 作用域：local 是局部变量关键字。创建的变量的生命周期和作用域仅限于它所在的那个代码块。
    • 在交互式 lua 环境中，每一行语句（> 开头）都是一个代码块。也就是说在这些交互式环境中使用 local 定义的变量在后续是访问不了的，因为其生命周期已经结束。
  • 模块化：在某个 lua 文件里最后使用 return xxx 即可暴露变量（可以暴露 local）。然后在其他文件里 local mod = require("folder.filename") 即可，不要包含 .lua 后缀。
    • 一般常用的模块写法习惯如下（主要取决于团队）：
      local _M = {version = 0.1}
function _M.xxx()
  ...
end
return _M
  • 赋值：lua 默认使用引用赋值。所以就不得不提浅拷贝和深拷贝的概念，在 lua 中要怎么做呢？答：没有这些函数，要自己写。

数据类型

string, function, boolean, number, nil, table

  • string：
    • [[ xxx ]] 为 raw string，更高级的还有 [=[ [[ xxx ]] ]=]
    • split:
      function split(str, sep)
  if sep == nil then
    sep = "%s" -- 默认以空白字符分割
  end
  local result = {}
  -- 模式 '[^'..sep..']+' 匹配一个或多个非分隔符的字符
  for part in string.gmatch(str, "([^" .. sep .. "]+)") do
    table.insert(result, part)
  end
  return result
end
      当然，如果需要更进一步控制 split 的次数，那就需要手动 find 了。
    • slice: string.sub
  • table 就是 key-value pairs，里面的值可以没有 key，没 key 的默认从 number 1 开始，类似 Object + Array 结合体。后续将 kv 的 table 称为 map table，数组称为 array table。
    • 正因为底层是 table，所以下标越界不会报错而是给出 nil。
    • ipairs(x) 和 pairs(x) 用于取 table 的迭代器。ipairs 专用于迭代数组 table，会忽略所有非 number 的 key。而 pairs 是迭代所有 kv，顺序不定，而且比较慢。
    • table.unpack(some_table, start, end) 用于解包一个 array table，可以给函数参数或变量赋值。start, end 是 optional，如果不指定就到碰到的第一个 nil 为止。而 table.pack 是反向，还会多加一个 n=length 的 kv。
    • table.insert(x, [pos ,] value) 用于插入，table.remove(x [, pos]) 用于删除， table.concat(x, " ") 用于字符串连接（只拼值，跳过 kv 对）。
      • lua 的 string 是 immutable 的，通过这样可以动态构造 string。
    • slice：lua 没有 table 取 slice 的方法，需要自己循环 insert。
    • 通过 # 获取 table/string 长度。对于含有 nil 的 table，获取的长度是未定义的！
      • 所以不要在 lua 的 array table 中使用 nil 值！因为 map table 需要用 tab.key = nil 来删除一个 kv 对，所以经常在 array table 也这样做了，这是不行的！
    • 判断是否为空：t == nil or next(t) == nil。注意一般来说都要先检查 nil。
  • function：
    • 默认除了 table 以外都是值传递
    • 传入参数过多忽略，过少用 nil 填
    • 可以用 ... 传不定长参数，用 local x = {...} 拿到一个 array table。
    • 函数必须放在调用的代码之前
  • 显式类型转换只有 tostring(x) 和 tonumber(x)。如果要转为 bool 需要用 not not x。
    • 除了 nil（和 false 本身）转为 bool 会被转为 false，其他值都会转为 true。
    • table 调用 tostring(x) 的结果是它的地址
  • 隐式转换：
    1. 算数运算中，字符串，bool 和 nil 会转为数字
    2. 字符串连接符 ..，数字和 nil 会转为字符串
  • 迭代器：请使用 luafun 三方库。luafun 提供了函数式和对象式的迭代器类型，方便使用。

fs 与文件操作

文件 io：

infile = io.open("input.txt", "r")
for line in infile:lines() do
   print(line)
end
infile:close()
local outfile, err = io.open("output.txt", "w") -- 可以加错误处理
if not outfile then
  outfile:write("\n")
end
outfile:close()

fs：使用 luafilesystem 库。

高级

  • setmetatable(var1, {__add = myfunc}) 可以重写内置的方法
    • 在所有方法里，__index 又是最常用的一个，这就相当于用 var1.xxx 时就会拿到 key 为 xxx 的 value。
  • 面向对象：高级的 table
    local MyClass = {}
local mt = { __index = MyClass }
function MyClass.deposit(self, v)
  ...
end
function MyClass.withdraw(self, v)
  ...
end
function MyClass.new(self, balance)
  balance = balance or 0
  return setmetatable({ balance = balance }, mt)
end
    • 对于实例，使用 . 则只是获取 static 的函数本身，而可以用 : 代表调用其成员函数，这是一个语法糖。
      • 但是内置类型的函数，例如 table.remove 不能直接用 t:remove 这样调用！究其原因，table 不是类，而是一个内置库。如果需要用 :，要设置元表：setmetatable(t, { __index = table })。
  • 反射：用 debug 库，不过会影响性能。
  • 协程：lua 的协程依赖于 coroutine.create, coroutine.resume, coroutine.yield，yield 就相当于是 await 点交出控制权一样。
    • 协程是单线程的，任何时候不会有两个协程同时执行。
    • lua 5.2 支持 yield C 函数，5.4 引入协程取消机制。
    • 没有自带的一个 async 运行时，需要自己手写调度器。如果在用 openresty 等，也可以使用这些框架里的成熟调度器，ngx.thread.spawn 和 ngx.thread.wait 好用多了。

gc

lua 5.4 之前使用的是增量 gc，使用较为细化的标记-清除过程。5.4 添加了分代特性，减少了老年代的扫描频次。

释放数据的标准做法是将其设为 nil，以便在下一次 gc 将其清理。

lua 可以通过下面的方式设置弱引用表，弱引用的部分不持有所有权：

-- __mode = "k", "v" 或 "kv"，代表哪部份是弱引用
local weakTable = setmetatable({}, {__mode = "k"})

根据这些 gc 机制，可以针对性注意，提升性能：

  • 避免在循环或频繁调用的函数中创建闭包或表
  • 及时释放

typing

lua 的一大缺点是没有 type system。类似 js 的 typed 加强版 ts，lua 也有 typed 加强版，不过比较杂，从早期已经久不维护的 typedlua 和一些 fork 到新的 teal 都有。这些 typed 版本都受 ts 启发，语法比较相似。

external

  1. 理解 Lua 的闭包机制
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