Lua: 好的, 坏的, 和坑爹的

在我使用Lua编程整整9个月后,是时候停下来反省一下这段经历了. 过去了几年里,我使用了各式各样的语言:Perl (soaplite.com,还有其它的项目,包括我现在的咨询工作),C (DHCPLite?和?ping-pong juggling robot),JavaScript (Google Maps相关经验 和 canvas),?MATLAB?(MobDebug),扩展了一个LuaIDE?(ZeroBrane Studio),一个移动应用程序 (LuaRemote),一些教育性的脚本 (EduPack),还有一个使用Lua在浏览器画板上进行绘图的demo.

虽然我已经见过很多提到Lua的好和坏的列表 (例如,?Lua的优势,?为什么使用Lua,?为什么Lua没有得到广泛地应用,?Lua的优点,Lua的好和坏,?Lua对比JavaScript,还有Lua的陷阱),但是有些特性坑死爹了,还有些他们忘了提,所以我就自己搞了个列表. 虽然这说不上非常专业,也没有覆盖到语言的每个方面 (如 math 和string 库),但这是根据我的编程语言经历得出来的.

好的

• 小巧:?20000行C代码?可以编译进182K的可执行文件 (Linux下).
• 可移植: 只要是有ANSI?C 编译器的平台都可以编译. 你可以看到它可以在几乎所有的平台上运行:从?microcontrollers??Lego Minstorms?NXT,到?移动平台,到?游戏主机,甚至?浏览器?(翻译成JavaScript).
• 作为一个嵌入式可扩展语言?提供了简单直接的?C/C++交互接口.
• 足够快:见?与其它语言的性能比较,?还有一个?JIT编译器可以显著地提高多数任务的性能; 对于那些仍然对性能不满意的人,可以把关键部分使用C实现,然后与其集成,这样还可以享受其它方面的好处.?[3/9/2013更新]替换已经消失的结果为?benchmarksgame.
• 文档完善:?参考手册,?书籍,?wiki,?6页的简短参考?等.
• 友好和热情的社区. 在杰出的文档,wiki,?邮件列表,和?StackOverflow中,没有什么问题没有我找不到答案的.
• 适合初学者和非程序员的简洁语法. Lua 从?Modula?(Pascal的分支,已经广泛应用于教育做为教学语言)借鉴了多数的控制语法. 我现在仍然记得早期使用过Philippe Kahn的快速而优雅的?Turbo Pascal?IDE.
• 集成的解释器:只需要在命令行下运行?lua.
• 先天的协程支持,用于实现?迭代器?和非抢占式多线程.
• 低延迟的增量垃圾回收,没有额外的内存开销,低实现复杂度,并且支持?weak tables.
• 强大并多样化的表?可以保存任意类型的数据?(除了?nil),还可以使用任意类型的值进行索引 (除了?nil):?{1,2,5,foo = "bar",[func] = "something",["some spaces"] = value()}.
• 词法作用域.
• 一流的函数?和?闭包?支持的?函数式编程.
• 尾调用:?return functioncall().
• 递归函数不需要事先声明:?local function foo() ... foo() ... end; 注意这样不行?local foo = function() ... foo() ... end.
• 函数返回?多个值:?return 1,3. 调用者可以认为返回值是任意个数的: 如果多于3个,其余会被丢弃; 如果少于3个,那其它的会是未初始化的?nil.
• 函数允许变化的变量个数,?function foo(...) local args = {...}; bar(param,...) end.
• Table可以 "拆包" 成参数列表,unpack?(或?Lua 5.2的?table.unpack):?print(unpack({1,3}))?打印1 2 3.
• 操作环境变量 (Lua 5.1中的getfenv?和setfenv?和Lua 5.2中的_ENV?操作),此外还可以构造?沙盒?.
• 同时赋值多个变量:?local a,b,c = 1,2,243); line-height:1.2">x,y = y,x,or?a,b = foo().
• 多行字符串 (using?[[...]]; 可以使用?[[...[=[...]=]...]])包含和注释 (--[[...]]).
• 可选的分号语句分隔符 (多数用于解决模棱两可的的情况?a = f; (g).x(a)).
• 重载使用?metatables.
• 元编程?可以根据你的?DSL修改抽象语法树来创造新的语法.
• for?语句有两种形式:?generic?(使用迭代器:?for a in iter() do ... end) 和?numeric?(使用数字:?for a = 1,0.1 do ... end); 数字的这个支持各种类型的步进 (不仅仅是整数).
• 函数调用的语法糖 (f'string',243); line-height:1.2">f"string",243); line-height:1.2">f[[string]],andf{table})和方法调用(obj:m()).
• 简单而强大的?调试?库.

与众不同的

• 表和字符串索引从1而不是0开始.
• 对一个表中的值赋?nil?会从表中删除它. 这就是说对于不存在的值返回?nil?,所以元素存不存在跟它是不是?nil是同一个问题.?a = {b = nil}?产生一个空表.
• 没有独立的整数类型;?数字类型?表示的是实数.
• 没有类;?面向对象?使用?表?和?函数实现; 继承使用?metatable?机制实现.
• 方法调用使用?object:method(args)?的写法,与?object.method(object,args)?的写法是等价的,但?object?只取值一次.
• nil?和false?是仅有的表示假的值; 0,0.0,"0" 等其它的一切值都是true.
• 不等于是 ~= (例如,243); line-height:1.2">if a ~= 1 then ... end).
• not,or,and?操作符是逻辑运算符.
• 赋值是语句,这就意味着没有?a=b=1?或if (a=1) then ... end的写法.
• 没有?a+=1,243); line-height:1.2">a++,或其它简写形式.
• 没有?continue?语句,尽管有一个?解释?和一堆的替代品,如在循环中使用?repeat break until true?跳出 或者使用一个Lua 5.2中的goto?语句.
• 没有?switch?语句.
• 某些上下文可能会用到括号; 例如,243); line-height:1.2">a = {}; a.field?正常,但{}.field?不行; 后者需要这样写?({}).field.
• 循环的控制变量默认是局部的,?循环完了就没了.
• for?循环中的极限和步进值是?缓存过的; 这意味着?for i = init(),limit(),step() do ... end?中的三个函数?init,243); line-height:1.2">limit,和step?只在循环开前调用过一次.
• 条件?和其它控制语言不需要括号.
• 字符串和数字会自动转换 (需要一个数字时提供一个字符串,反之亦然),除了相等比较:?0 == "0"?为false,243); line-height:1.2">{} ~= 1?为?true,还有foo["0"]?和foo[0]?引用的是表中不同的值; 其它关系运算符会在比较不同类型的值时产生错误.
• 逗号和分号?都可以作为表中的元素分隔符; 也同样都可以作为?可选的分隔符?放在结束括号前:?a = {a = 1,b = 2,}.
• 比想像中还要少的内部组件; 可能一些人觉得这就像 "电池没有包含在内"一样. 从另一个角度来看,这成就了它的紧凑而又可移植的核心,不过同时有一些库可以进行补偿,如?LuaRocks?和Penlight.

坏的

• 有限的错误处理支持?(使用pcall?和xpcall),尽管有些人?争论这已经够用了?,只需要加一些语法糖和特性支持?(如确定性的finalizer).??pcall?和error?的组合十分强大,特别是?error?可以返回任何东西?(例如一个表)而不是仅仅是一个字符串,但是?catch ... finally?结构在多数情况下可能更加清晰直观.
• 默认是全局的作用域 (这么说对?Lua 5.2不公平,它已经没有全局了). 有一个?strict?模块要求所有全局变量都需要初始化. 虽然我并没有很多问题是由未初始化的全局变量引起的,但还是把它放到"坏的"分类,因为有一次我犯了一个错误,在调用一个"next"变量时没有局部化它,?引起一个问题?就是迭代器覆盖了另一个模块的next?函数.
• 没有Unicode 支持?(最起码string.len?和模式识别函数需要识别 Unicode 字符); 不过有一个ICU库的?绑定?实现了Unicode支持. 可以看一下这条?消息?和后续总结的的关于现有的支持和string.*?需要什么样的修改.
• 有限的模式匹配支持,尽管已有的也十分强大.在使用了15 年?Perl后,我非常想念其中的一些正则表达式特性(多数是前向搜索,可选组?(group )?,还有组内组),没有任何一个都是会增加实现复杂度的. 对于需要更强大的正则表达式的人可以使用?LPeg?和它的?re?模块.
• 没有三目运算符;?有一些替代品. 一般我使用?foo = test and value1 or value2?形式,??value2?在test?和value1?都为?false时可以赋值.
• 没有内置POSIX函数. 虽然有?luaposix?模块,但是它需要编译,这并不是一个好的选择. 尽管对于这个我并没有很强的需求,但是每当我需要获取/设置一个环境变量时总会直观想到去访问?getenv?和setenv??[6/1/2012更新]??miko 在评论中提到,有?os.getenv,但是没有相应的?os.setenv.
• 没有类/对象 finalizer. Lua 通过?__gc metamethod提供finalizer 的功能?,但它只能用于自定义类型 (不是表),并且不能跟其它语言的相应功能匹配,举例来说,?Perl中的?DESTROY?和?END方法.?[05/27/2012更新]??Lua 5.1中有一个没有文档说明的?newproxy特性,它实现了表的?finalizers; Lua 5.2 移除了这个特性的同时增加了?表的__gc元方法.
• 没有Lua和C代码之间的yielding:?coroutine.yield?在跨越 Lua/C 边界调用时会失败?attempt to yield across metamethod/C-call boundary. 我在使用?luasocket和协程进行异步编辑时多次遇到过这个错误,最后使用?copas?模块解决. 在Lua 5.2中这个问题得到解决.

坑爹的

• 表中元素的个数并不是很容易获取,结果取决于你怎么做 (或你怎么定义"长度"). 这可能不是个意外,因为Lua提供了强大的表并支持灵活的索引方式 (数字或其它Lua类型,除了?nil). Lua中的表有两部分: ?"数组" 部分(使用?t = {1,3}生成) 和 "哈希" 部分(使用t = {a = "foo",["b"] = 2}生成); 这两者可以灵活地结合在一起.?#table?返回最短的"数组"部分长度(没有任何缺口) 而table.maxn(t)?返回最长的?"数组" 部分(Lua 5.2移除了这个函数). "哈希" 部分没有定义长度. 两者都可以使用?pairs?方法进行遍历,同时允许你对其中的元素进行计数. 然而,243); line-height:1.2">print(#{1,nil,3})?打印4 却不是想像中的 2,3,nil})?打印的则是2. 我确信有一个合理的理由解释它,但是现在说是就是"坑爹"的地方.?[11/17/2012更新]?FireFly 在评论中提到,Lua 5.2 中表的长度?只定义成?没有洞的.
• return?必须是语句块中的最后一句; 也就是说,243); line-height:1.2">function foo() print(1); return; print(2) end?会触发一个错误?'end' expected...?或?unexpected symbol near <whatever statement you have after 'return'>?(这取决于在return?之后有没有分号). 没有人会这样写,除非你在调试,但我却被它坑了好几次. 原本我想把它放进"与众不同的"分类,但是我发现它前后矛盾. 在一个不能使用?return的地方却能使用?do return end?.?[5/19/2012更新]?这同样出现在?break?语句上,虽然在Lua 5.2中?break?不再必须是语句块的最后一句了.
• 函数只返回一个值但它并不是列表中的最后一个; 如:

  function f123() return 1,3 end
    function f456() return 4,6 end
    print(f123(),f456()) -- prints 1,4,6
    print(f456(),f123()) -- prints 4,1,3

  这个?return?的行为也受到这条规则约束:?return f456()?返回3个值,243); line-height:1.2">return (f456())?只返回一个值?(注意多出的括号). 关于这个语言特性有?很好的文档,但我仍然认为它太坑爹了 (或许在旁人看来它是优点).

总的来说,到目前为止我很享受这个语言带来的简洁和便利,尽管有些东西跟我之前的做法有点不一样. 特别是在8岁的儿子很快地学会了Lua的语法后,我觉得自己的那些关于 Turbo Pascal 的经历已经过时了.