Lua之迭代器和范性for

来源：互联网发布：珍妮曲奇授权的淘宝店编辑：程序博客网时间：2024/04/30 13:09

基本环境：

Microsoft Windows XP/Service Pack 2

迭代器：

百度百科的解释：迭代器（iterator）是一种对象，它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素，每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。

而在Lua 中我们常常使用函数来描述迭代器，每次调用该函数就返回集合的下一个元素。

先看一个例子：

function list_iter(t)local i = 0local n = table.getn(t)return function ()i = i + 1if i <= n then return t[i] endendend

按照上面的文字定义，我们可以很清楚的知道list_iter返回的匿名函数就是Lua中的迭代器。

t = {10, 20, 30}iter = list_iter(t)while true dolocal element = iter()if element == nil then break endprint (element)end

上面的iter就是我们所需要的迭代器。在while循环中，调用iter()，我们就可以依次取得t中的元素。

这里正是利用了闭包的特点，，每次调用list_iter都会创建一个新的闭包（迭代器本身）。闭包保存内部局部变量(t,i,n)，因此每次调用他返回list 中的下一个元素值，当list 中

没有值时，返回nil.

范性for：

先看一段代码

for element in list_iter(t) do    print(element)end

在不往下看之前，我们可以先试图根据我们已有的知识结构去理解这段代码。如果这样，list_iter(t)应该返回一个类似集合的东西，而我们已经知道实际上只返回了一个匿名函

数，也就是迭代器。当然，每次调用迭代器都可以得到一个元素，迭代器的所有的结果倒是可以看成一个集合。因素齐了，我们需要一个逻辑上的解释，这个逻辑就是范性for

的语义。

先看文法规定：

for <var-list> in <exp-list> do<body>end

整个过程是这样的：

首先，初始化，计算 in 后面表达式的值，表达式应该返回范性for 需要的三个值：迭代函数、状态常量、控制变量；与多值赋值一样，如果表达式返回的结果个数不足三个会自

动用nil 补足，多出部分会被忽略。

第二，将状态常量和控制变量作为参数调用迭代函数（注意：对于 for 结构来说，状态常量没有用处，仅仅在初始化时获取他的值并传递给迭代函数）。

第三，将迭代函数返回的值赋给变量列表。

第四，如果返回的第一个值为 nil 循环结束，否则执行循环体。

第五，回到第二步再次调用迭代函数。

更具体地说：

for var_1, ..., var_n in explist do block end

等价于

dolocal _f, _s, _var = explistwhile true dolocal var_1, ... , var_n = _f(_s, _var)_var = var_1if _var == nil then break endblockendend

范性 for 在自己内部保存三个值：迭代函数、状态常量、控制变量。

闭包、迭代器和范性for：

到现在，Lua为我们准备了三块积木：闭包、范性for和迭代器。一个循环，我们可以利用闭包+迭代器，也可以使用范性for+迭代器。那我们该怎么取舍呢？Lua也给出了建

议。

function iter (a, i)i = i + 1local v = a[i]if v thenreturn i, vendendfunction ipairs (a)return iter, a, 0endfor i, v in ipairs(a) doprint(i, v)end

这种情况是Lua最推荐的，迭代器不依赖upvalue，不产生闭包，状态常量和控制变量借助范性for保存，通过迭代器的参数传递给了迭代器。

再给一个书中的例子：

local iterator -- to be defined laterfunction allwords()local state = {line = io.read(), pos = 1}return iterator, stateendfunction iterator (state)while state.line do -- repeat while there are lines-- search for next wordlocal s, e = string.find(state.line, "%w+", state.pos)if s then -- found a word?-- update next position (after this word)state.pos = e + 1return string.sub(state.line, s, e)else -- word not foundstate.line = io.read() -- try next line...state.pos = 1 -- ... from first positionendendreturn nil -- no more lines: end loopend

这样好不好呢，Lua给的答案是否定的。书中有一段话说得很清楚：

我们应该尽可能的写无状态的迭代器，因为这样循环的时候由for 来保存状态，不需要创建对象花费的代价小；如果不能用无状态的迭代器实现，应尽可能使用闭包；尽可能不

要使用table 这种方式，因为创建闭包的代价要比创建table 小，另外Lua 处理闭包要比处理table 速度快些。

参考：

1 programming in Programming in Lua

2 lua-5.1中文手册