这篇文章是 《Lua程序设计》 的读书笔记和概要。这是关于lua编程最权威的书籍之一。推荐给lua基础不够牢的童鞋。没有看过的可以通过我这篇文章快速浏览书中内容，已经看过的可以也能借助这篇文章复习一遍。另外由于我之前是使用c#的，所以这篇文章也会提到c#和lua的一些不同点。 全书内容分为4个部分：

程序块，即chunk，由一行或多行lua可执行的代码构成。下面两段代码，一个是程序块一个不是。

一般使用dofile或require来执行程序块。

lua变量不能以数字开头，也要避免以下划线开头。lua中的一些特殊变量就是以下划线开头的。也不要使用and、break、do、else、elseif等关键字做变量。

不加local的变量就是全局变量，不需要全局变量了把它设为nil即可。

讲了在UNIX系统中怎么把lua当成脚本解释器来用。

nil主要功能在于区别其他任何值。

注意boolean不是一个条件值的唯一表示方式。false和nil都是假，其他情况都是真。

lua没有整数类型，都是使用双精度浮点数。

字符串机制和c#类型，修改字符串变量时，是创建了一个新的字符串。字符串和数字之间可以自动转换。 lua中使用 两个点来连接字符串。如：

table和c#的字典有点类似，可以通过索引找到对应的值。除了数组和字典，lua的表还可以用来表示队列、对象等数据结构。不仅可以通过整数来索引，还可以通过字符串或者其他类型（除了nil）。可以使用table.key，table[key]来访问值。注意下面写法上的不同：

lua既可以调用lua编写的函数，也能调用以c编写的函数。第5章、第26章将详细讨论。

在其他语言编写的数据类型传到lua里面就是自定义类型，如unity里的transform、component等。线程会在第9章解释。

算术操作符和其他编程语言差别不大，除了加减乘除指数 +、-、*、/、^ 外还有 % 取模。当%用于非整数时表示小数点后几位的数据。比如x%1结果就是x的小数部分，x%0.01表示小数点后2位以后的数。x-x%0.01表示x精确到小数点后两位的结果。

< > = == ~= 对于table，userdata，函数使用引用比较。

逻辑操作符有and、or、not。and和or都有短路求值。即第一个操作数满足了才会评估第二个操作数。

上面已经提到了字符串相关知识，这里不再赘述。

记住操作符优先级并没有什么意义，使用括号指定运算顺序即可。

使用以下语法构造一个table：

在没有指定key时，会自动使用数字进行索引，并且以1开头。

lua允许多重赋值。例如：

多重赋值还能用来接收函数的多个返回值：

lua中使用local创建局部变量，局部变量会随着作用域的结束而消失。在lua中，有一种推荐写法：

这句代码创建了局部变量foo，并把全局变量foo赋值给它。这种写法两个好处： - 如果后面代码修改了全局foo，也能拿到修改前的值 - 加速当前作用域对foo的访问

break与return用于跳出当前的块。

函数的冒号操作符调用table的函数时将table隐含地作为函数的第一个参数。o.foo(o,x)另一种写法是o:foo(x) 。

lua中的函数可以有多个返回值，并且会根据不同的调用情况选择舍弃返回值。

关于多重返回值还有一个特殊函数unpack。它接受一个数组并且从索引1开始返回数组的所有元素。

lua中的函数可以传入不定数量的实参。使用3个点来表示，这种参数叫作变长参数。

如果有固定参数，固定参数必须放在变长参数之前。

先来回顾一下c#的缺省参数：

c#里可以不按照参数的顺序来使用函数：

lua不直接支持这种语法，但是可以通过将函数参数设为table，来实现这种机制。

当实参只有一个table时，可以省略圆括号。

在lua中，函数是一种第一类值。这个概念的意思是函数和其他类型的值具有相同的权利，即可以传参，可以作为返回值。 函数和其他值一样是匿名的，一个函数定义其实是一条赋值语句。如下面两种写法是等价的：

除了第一类值， lua中函数的另一个特征是有词法域。这是指当一个函数嵌套在另一个函数时，内部函数可以访问外部函数的局部变量。这两种特征都是c#没有的，c#中只能使用委托和匿名委托来实现类似的机制。

先来看以下代码：

这段代码中展示了访问非局部变量i 的一个匿名函数。这个函数加上这种非局部变量就叫作一个closure。 如果调用多次newCounter，会创建多个新的局部变量i。

给table定义函数的几种写法如下：

另外也可以给函数加上local将其定义为局部函数。 还有定义递归的局部函数时需要注意写法： 这是错误写法，这种写法其实是调用了全局的函数fact

这是正确写法

这也是正确写法

尾调用就是指一个函数的最后一步是return另一个函数。 如下就是一个尾调用

而下面代码不是尾调用

出现尾调用后，程序不会保存尾调用所在的函数的栈信息，因为没有必要。这种现象称为尾调用消除。基于这种机制，尾调用永远不会导致栈溢出。 尾调用的典型应用就是状态机。用一个函数来表示一个状态。

在讲系统自带的迭代器函数前，先来看一下我们自己应该如何手写迭代器函数：

for循环会在values(t)返回的nil时停止。迭代器函数就是利用闭包的可以访问非局部变量的特性实现的。

使用for in do 写法的for循环是泛型for。 ipairs、pairs 这两个东西本质上就是一个系统帮我们写好的迭代器函数。

7.1的例子有一个缺陷，就是在函数value里每次都会返回一个新的闭包。泛型for在in后面的表达式实际上可以返回3个值。分别是迭代器函数、一个恒定状态值、一个控制变量。这样的话就能保存迭代器函数了。 先来看ipirs的实现原理：

iter是迭代器函数，a是恒定状态值，0是控制变量初值。for循环的执行逻辑是调用迭代器函数，并且把恒定状态值和控制变量传入。 第一次循环是iter(a,0)，第二次循环是iter(a,1)，以此类推。 而函数pairs的实现原理：

而像ipirs，pairs这种，迭代器函数内部不保存状态，每次迭代时根据恒定状态值和控制变量决定下次的元素的的迭代器叫做无状态的迭代器。

与上面相对的，就是迭代器内部保存状态的复杂迭代器 。使用lua的闭包特性可以轻易做到这点。

这一节书上展示了不使用for如何进行迭代。这个知识对于for语句的老版本lua有用。对如今的开发意义不大。

loadfile和dofile都是从一个文件加载lua代码块，但是不会运行它们。 区别在于loadfile不会引发错误，如果出错会返回nil。 loadstring和loadfile类似，不同在于它是从字符串读取代码。

这两行代码是等价的，区别在于loadstring开销更大。还有loadstring不涉及词法域。就是说它不能读取局部变量。

lua可以通过动态链接调用c里面的代码。核心函数是package.loadlib。需要两个参数，动态库的路径和函数名称。案例：

lua内部提供了assert函数来帮助检查错误。第一个参数是bool，第二个参数是可选的字符串。

如果要在lua处理错误，使用pcall来包装代码。类似c#的try、catch。

在遇到错误时，lua会显示错误信息，可以通过给error函数传入字符串来更改错误信息：

error函数还可以传入第二个参数表示由调用层级的哪一层来报告错误。 pcall有一个不足：在返回错误消息的时候，pcall到错误消息的这部分调用栈已经被销毁了。 所以lua提供了xpcall。可以传入第二个参数即一个错误处理函数。在这个函数里面可以使用debug.traceback来得到完整调用栈。

使用coroutine.create创建一个协程，返回值为thread类型：

协程有四种状态：挂起（suspended）、运行（running）、死亡（dead）和正常（normal）。 前三个都好理解。协程刚create或者内部调用yield 都会把协程变成挂起状态。代码全部执行完了就是死亡。 当协程A唤醒协程B的时候，A的状态就是正常。

书中还提到了lua的协程是一种非对称协程。非对称协程在挂起时会把控制权给它的调用者。而对称式协程在挂起时会把控制权给其它对称式协程。

这一节举了一个消费者和生产者的例子来说明协程的使用，并且和UNIX的pipe进行了比较，感兴趣的自己看书。

这一节用协程实现了一个迭代器，打印全排列。输出全排列是一道经典的递归算法题，所以把代码贴了上来：

对于环形table和共享子table也要做特殊处理：

解决办法是使用一个额外的table来保存已经被记录过的table和它的名称，key是table，value是table的名称。

通过设置元方法可以让表具有加减乘除等算术操作。以加法 __add 为例：

如果两个表的元表不一样，lua会优先以第一个表的元表查找__add方法。如果没有再找第二个，都没有就报错。 元表支持的各种算术操作符如下： __add、__mul、__sub、__div、__unm（相反数）、__mod（取模）、__pow（乘幂）。

除了算术运算符，还有关系运算符，元方法为：__eq（等于）、__lt（小于）、__le（小于等于）。

这一节介绍了 __tostring 和 __metatable 的用法。 当调用print的时候会调用tostring函数。下面两个print是等价的：

而如果tostring里面是一个表，会调用表的 __tostring 元方法。 而 __metatable 用于保护元表。接上一节的例子

1. __index元方法 当访问一个table不存在的元素时，会访问index的元方法。 - **如果index的元方法是一个函数，会以table和访问的key调用这个函数。 - 如果__index的元方法是一个表，会以访问的key去查找这个表里。**

2. __newindex 元方法 ndexindex同理，当对一个table不存在的元素赋值时，会访问newindex的元方法。 使用rawset和rawget可以绕过元表的index和newindex。

3. 应用__index来设置table的默认值 如下的写法可以让所有需要默认值的table共用一个元表：

4. 应用__index和__newindex来跟踪table的访问

5. 实现只读的table

获取全局变量和赋值全局变量：

如果变量名是类似"a.b.c.d"的情况应该这么写：

string.gmatch 里面的参数用到了字符串模式，功能类似正则表达式，用来匹配字符串，有着复杂的规则。平时用不着，需要的时候再看：lua中的字符串操作模式。

由于lua将全局变量存放在一个普通的table里，所以可以通过元表来改变访问全局变量的行为 。

这里面用到了debug.getinfo，__newindex里面几行代码的作用是判断是不是主线程调用，如果不是则报错，如果是则设置全局变量。 关于getinfo里的参数，第23章会详细说明。

lua里存放全局变量的表默认也是全局的，修改全局变量将会影响其他函数。但是可以使用setfenv来改变当前函数存放全局变量的表（也叫当前函数的环境）。 setfenv第一个参数为数字或函数，为数字时，表示第几层的函数，第二个函数为表。

上面这个例子改变了环境，所以之前能使用的全局变量或函数全部不能使用了。 注意每个闭包也有自己的环境：

require用于加载模块，返回由模块函数组成的table，如果已经加载过，会保存在package.load[name] 里。

require用于搜索lua文件的路径放在package.path中。

为了后期更改模块名的方便，不建议定义函数的时候使用真正的模块名。

最后一行的return可以用package.loaded[modname] 替代：

使用环境可以改善写模块经常出现的两个问题：

声明函数不再需要前缀时 就会变成http://modname.xxx：

上述的写法会产生无法调用原先的全局变量的缺点，解决方案有三：

使用module(...) 可以代替下面这几行代码：

使用module(...,package.seeall) 相当于上面的代码加上：

在定义模块名时可以加点，mod.sub 是mod的一个子模块。一个包是一个完整的模块树。执行require搜索文件时，会自动把模块名中的点转为分割符：

注意：

在定义函数时，建议使用self：

有两个好处：

调用时使用冒号语法隐藏self ：

使用元表和__index的机制可以实现类实例：

继承的实现：

编写新的方法：

如果有一个对象需要特殊的行为，可以直接在对象中实现这个行为。

多重继承实现的关键在于不能将基类作为子类的元表：

多重继承由于需要查找父类，性能上不如单一继承，改进的方法之一是将继承的方法复制到子类中， 缺点是子类不能修改方法的定义。

在lua里实现私密性的做法： 使用两个table来表示一个对象，一个table用于存储对象的状态，另一个用于操作 。

当一个对象只有一个方法时，可以不用创建table，而是将这个单独的方法作为对象来表示返回 。

在lua不会回收可访问table中作为key或者value的对象 。除非使用弱引用。 另外像数字和布尔这样的值类型是不会被回收的 。 __mode含有"v"表示表arr里的value是弱引用，含有"k"表示arr里的key是弱引用，含有"kv"则两者兼有。意思是当value或者key为nil时，GC之后表arr里不再拥有引用

备忘录函数的作用就是把经常调用的数据缓存起来，用空间换时间。这种函数就很适合使用弱引用。这个时候需要把value作为弱引用。

在lua里，table也是可以作为key的 。 当table作为key时，也需要使用弱引用，不然这个table也不会被回收，这种时候就需要 把key作为弱引用。

弱引用还有一个应用就是设置table的默认值。 这是将table作为key，默认值作为value存起来 :

当然也可以将默认值作为key，table作为value :

math库 由一组标准的数学函数构成，包括三角函数（sin、cos、tan、asin、acos等）、指数和对数函数（exp、log、log10）、取整函数（floor、ceil）、max和min、生成伪随机数的函数（random、randomseed），以及变量pi和huge。其中huge为lua可以表示的最大数字 。

table.sort(list, [comp]) 第二个参数是一个排序函数。这个函数需要两个参数，如果希望第一个参数排在第二个前面，返回true。注意sort功能只能是对table的value进行排序而不是key 。

table.concat(list) 接受一个字符串数组，进行连接并且返回结果。

注意，字符串索引从1开始，也可以用负数 ， -1表示倒数第一个。

模式可以用于匹配字符串，上节提到的函数都能使用模式，诸如下面这种格式：

下面的字符都是模式里经常会出现的： %a %c %d %l %p %s %u %w %x %z () . % + - ? [] ^ $

捕获功能可根据一个模式从目标字符串中抽出匹配于该模式的内容。

string.gsub 函数的第三个参数可以是一个函数或table。 - 是函数时，调用的参数就是捕获到的内容，函数的返回值作为替换的字符串 - 是table时，将捕获到的内容作为key，查看table，将对应的value作为替换的字符串

I/O 库提供了两套不同风格的文件处理接口。 第一种风格使用隐式的文件句柄； 它提供设置默认输入文件及默认输出文件的操作， 所有的输入输出操作都针对这些默认文件。 第二种风格使用显式的文件句柄。

当使用隐式文件句柄时， 所有的操作都由表 io 提供。 若使用显式文件句柄， io.open 会返回一个文件句柄，且所有的操作都由该文件句柄的方法来提供。

表io常用的函数如下：

操作系统库定义在table os中，其中包含了文件操作数、获取当前日期和时间的函数。

调试库由两类函数组成：自省函数（introoective function）和钩子（hook） 。

主要的自省函数是debug.getinfo 。第一个参数是调用层数或者函数，第二个参数用来设置要获得的信息，可以设置如下几种字符：

debug.getlocal 用来检查任意活动函数的局部变量。第一次参数是层数，第二个参数是索引。 debug.setlocal则用来改变局部变量的值。

打印结果： a 10 b 20 x nil a 4

第一个a,b 是函数的参数，没有c是因为执行到getlocal时c已经不在作用域了。

所有自省函数都能接受一个协同程序作为参数。

debug.sethook ([thread,] hook, mask [, count]) 将一个函数作为钩子函数设入。 字符串 mask 以及数字 count 决定了钩子将在何时调用。 掩码是由下列字符组合成的字符串，每个字符有其含义：

如果不传入参数， debug.sethook 关闭钩子。

这一节展示了使用debug.sethook 来统计函数调用次数的案例。

CAPI是一组能使C与Lua交互的函数。包括读写Lua全局变量、调用Lua函数、运行一段Lua代码，以及注册C函数以供Lua代码调用。 Lua和C通过一个虚拟栈来进行通信。

lua使用索引来引用栈中的元素，栈底为1，往上递增，栈顶为-1，往下递减。

lua使用C的setjmp机制来处理异常。

lua_error：以栈顶的值作为错误对象，抛出一个 Lua 错误

所有注册到lua中的函数都具有相同的原型，这个时候使用的是局部栈，当lua调用一个C函数时，第一个参数总是这个局部栈的索引1：

返回值表示它需要向Lua返回几个值。详细参见：lua_CFunction

void lua_pushcfunction (lua_State L, lua_CFunction f) 将一个 C 函数压栈

void lua_register (lua_State L, const char *name, lua_CFunction f) 把 C 函数 f 设到全局变量 name 中

对于lua函数来说，有3种地方可以保存非局部的数据：全局变量、函数环境和非局部变量（closure中）。 CAPI中提供了3种地方来保存这类数据：注册表、环境和upvalue。

注册表位于伪索引 上，这个索引由LUA_REGISTRYINDEX定义。

设置环境的代码如下：