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Lua教程（五）：迭代器和泛型for

更新時(shí)間：2015年04月29日 11:34:23 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了Lua教程（五）：迭代器和泛型for,本文講解了迭代器與Closure、泛型for的語(yǔ)義、無(wú)狀態(tài)迭代器的例子、具有復(fù)雜狀態(tài)的迭代器等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

1. 迭代器與Closure：

在Lua中，迭代器通常為函數(shù)，每調(diào)用一次函數(shù)，即返回集合中的“下一個(gè)”元素。每個(gè)迭代器都需要在每次成功調(diào)用之間保持一些狀態(tài)，這樣才能知道它所在的位置和下一次遍歷時(shí)的位置。從這一點(diǎn)看，Lua中closure機(jī)制為此問(wèn)題提供了語(yǔ)言上的保障，見(jiàn)如下示例：

復(fù)制代碼代碼如下:

function values(t)

    local i = 0

    return function()

        i = i + 1

        return t[i]

    end

end

t = {10, 20, 30}

it = values(t)

while true do

    local element = it()

    if element == nil then

        break

    end

    print(element)

end

--另外一種基于foreach的調(diào)用方式(泛型for)

t2 = {15, 25, 35}

for element in values(t2) do

    print(element)

end

--輸出結(jié)果為：

--10

--20

--30

--15

--25

--35

從上面的應(yīng)用示例來(lái)看，相比于while方式，泛型for的方式提供了更清晰的實(shí)現(xiàn)邏輯。因?yàn)長(zhǎng)ua在其內(nèi)部替我們保存了迭代器函數(shù)，并在每次迭代時(shí)調(diào)用該隱式的內(nèi)部迭代器，直到迭代器返回nil時(shí)結(jié)束循環(huán)。

2. 泛型for的語(yǔ)義：

上面示例中的迭代器有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即每次循環(huán)時(shí)都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的closure變量，否則第一次迭代成功后，再將該closure用于新的for循環(huán)時(shí)將會(huì)直接退出。

這里我們還是先詳細(xì)的講解一下Lua中泛型(for)的機(jī)制，之后再給出一個(gè)無(wú)狀態(tài)迭代器的例子，以便于我們的理解。如果我們的迭代器實(shí)現(xiàn)為無(wú)狀態(tài)迭代器，那么就不必為每一次的泛型(for)都重新聲明一個(gè)新的迭代器變量了。
泛型(for)的語(yǔ)法如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

    for <var-list> in <exp-list> do

        <body>

    end

為了便于理解，由于我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中<exp-list>通常只是包含一個(gè)表達(dá)式(expr)，因此簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里的說(shuō)明將只是包含一個(gè)表達(dá)式，而不是表達(dá)式列表?，F(xiàn)在我們先給出表達(dá)式的原型和實(shí)例，如：

復(fù)制代碼代碼如下:

function ipairs2(a)

    return iter,a,0

end

該函數(shù)返回3個(gè)值，第一個(gè)為實(shí)際的迭代器函數(shù)變量，第二個(gè)是一個(gè)恒定對(duì)象，這里我們可以理解為待遍歷的容器，第三個(gè)變量是在調(diào)用iter()函數(shù)時(shí)為其傳入的初始值。
下面我們?cè)倏匆幌耰ter()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，如：

復(fù)制代碼代碼如下:

local function iter(a, i)

    i = i + 1

    local v = a[i]

    if v then

        return i, v

    else

        return nil, nil

    end

end

在迭代器函數(shù)iter()中返回了兩個(gè)值，分別對(duì)應(yīng)于table的key和value，其中key(返回的i)如果為nil，泛型(for)將會(huì)認(rèn)為本次迭代已經(jīng)結(jié)束。下面我們先看一下實(shí)際用例，如：

復(fù)制代碼代碼如下:

function ipairs2(a)
return iter,a,0
end

local function iter(a, i)
    i = i + 1
    local v = a[i]
    if v then
        return i, v
    else
        return nil, nil
    end
end

a = {"one","two","three"}
for k,v in ipairs2(a) do
    print(k, v)
end
--輸出結(jié)果為：
--1       one
--2       two
--3       three

這個(gè)例子中的泛型(for)寫(xiě)法可以展開(kāi)為下面的基于while循環(huán)的方式，如：

復(fù)制代碼代碼如下:

local function iter(a, i)
    i = i + 1
    local v = a[i]
    if v then
        return i, v
    else
        return nil, nil
    end
end

function ipairs2(a)
return iter,a,0
end

a = {"one","two","three"}
do
    local _it,_s,_var = ipairs2(a)
    while true do
        local var_1,var_2 = _it(_s,_var)
        _var = var_1
        if _var == nil then --注意，這里只判斷迭代器函數(shù)返回的第一個(gè)是否為nil。
            break
        end
        print(var_1,var_2)
    end
end
--輸出結(jié)果同上。

3. 無(wú)狀態(tài)迭代器的例子：
這里的示例將實(shí)現(xiàn)遍歷鏈表的迭代器。

復(fù)制代碼代碼如下:

local function getnext(list, node) --迭代器函數(shù)。
    if not node then
        return list
    else
        return node.next
    end
end

function traverse(list) --泛型(for)的expression
return getnext,list,nil
end

--初始化鏈表中的數(shù)據(jù)。
list = nil
for line in io.lines() do
line = { val = line, next = list}
end

--以泛型(for)的形式遍歷鏈表。
for node in traverse(list) do
print(node.val)
end

這里使用的技巧是將鏈表的頭結(jié)點(diǎn)作為恒定狀態(tài)(traverse返回的第二個(gè)值)，而將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)作為控制變量。第一次調(diào)用迭代器函數(shù)getnext()時(shí)，node為nil，因此函數(shù)返回list作為第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。在后續(xù)調(diào)用中node不再為nil了，所以迭代器返回node.next，直到返回鏈表尾部的nil結(jié)點(diǎn)，此時(shí)泛型(for)將判斷出迭代器的遍歷已經(jīng)結(jié)束。

最后需要說(shuō)明的是，traverse()函數(shù)和list變量可以反復(fù)的調(diào)用而無(wú)需再創(chuàng)建新的closure變量了。這主要是因?yàn)榈骱瘮?shù)(getnext)實(shí)現(xiàn)為無(wú)狀態(tài)迭代器。

4. 具有復(fù)雜狀態(tài)的迭代器：

在上面介紹的迭代器實(shí)現(xiàn)中，迭代器需要保存許多狀態(tài)，可是泛型(for)卻只提供了恒定狀態(tài)和控制變量用于狀態(tài)的保存。一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法是使用closure。當(dāng)然我們還以將所有的信息封裝到一個(gè)table中，并作為恒定狀態(tài)對(duì)象傳遞給迭代器。雖說(shuō)恒定狀態(tài)變量本身是恒定的，即在迭代過(guò)程中不會(huì)換成其它對(duì)象，但是該對(duì)象所包含的數(shù)據(jù)是否變化則完全取決于迭代器的實(shí)現(xiàn)。就目前而言，由于table類(lèi)型的恒定對(duì)象已經(jīng)包含了所有迭代器依賴(lài)的信息，那么迭代器就完全可以忽略泛型(for)提供的第二個(gè)參數(shù)。下面我們就給出一個(gè)這樣的實(shí)例，見(jiàn)如下代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

 local iterator

function allwords()

    local state { line = io.read(), pos = 1 }

    return iterator, state

end

--iterator函數(shù)將是真正的迭代器

function iterator(state)

    while state.line do

        local s,e = string.find(state.line,"%w+",state.pos)

        if s then

            state.pos = e + 1

            return string.sub(state.line,s,e)

        else

            state.line = io.read()

            state.pos = 1

        end

    end

    return nil

end