Step By Step(Lua迭代器和泛型for)

发布时间：2020-12-14 22:12:10 所属栏目：大数据来源：网络整理

导读：1. 迭代器与Closure： ?? ?在Lua中，迭代器通常为函数，每调用一次函数，即返回集合中的“下一个”元素。每个迭代器都需要在每次成功调用之间保持一些状态，这样才能知道它所在的位置和下一次遍历时的位置。从这一点看，Lua中closure机制为此问题提供了语言

1. 迭代器与Closure：
?? ?在Lua中，迭代器通常为函数，每调用一次函数，即返回集合中的“下一个”元素。每个迭代器都需要在每次成功调用之间保持一些状态，这样才能知道它所在的位置和下一次遍历时的位置。从这一点看，Lua中closure机制为此问题提供了语言上的保障，见如下示例：

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 1 function values(t)
 2     local i = 0
 3     return function()
 4         i = i + 1
 5         return t[i]
 6     end
 7  8 t = {10,20,128)">30}
 9 it = values(t)
10 while true do
11     local element = it()
12     if element == nil then
13         break
14     15     print(element)
16 17 --另外一种基于foreach的调用方式(泛型for)
18 t2 = {15,128)">25,128)">35}
19 for element in values(t2) 20     21 22 输出结果为：23 1024 2025 3026 1527 2528 35

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??? 从上面的应用示例来看，相比于while方式，泛型for的方式提供了更清晰的实现逻辑。因为Lua在其内部替我们保存了迭代器函数，并在每次迭代时调用该隐式的内部迭代器，直到迭代器返回nil时结束循环。

?? ?2. 泛型for的语义：
?? ?上面示例中的迭代器有一个明显的缺点，即每次循环时都需要创建一个新的closure变量，否则第一次迭代成功后，再将该closure用于新的for循环时将会直接退出。
?? ?这里我们还是先详细的讲解一下Lua中泛型(for)的机制，之后再给出一个无状态迭代器的例子，以便于我们的理解。如果我们的迭代器实现为无状态迭代器，那么就不必为每一次的泛型(for)都重新声明一个新的迭代器变量了。
?? ?泛型(for)的语法如下：
?? ?for <var-list> in <exp-list> do
?? ??? ?<body>
?? ?end
?? ?为了便于理解，由于我们在实际应用中<exp-list>通常只是包含一个表达式(expr)，因此简单起见，这里的说明将只是包含一个表达式，而不是表达式列表。现在我们先给出表达式的原型和实例，如：

1 function ipairs2(a)
2     return iter,a,128)">3 end

??? 该函数返回3个值，第一个为实际的迭代器函数变量，第二个是一个恒定对象，这里我们可以理解为待遍历的容器，第三个变量是在调用iter()函数时为其传入的初始值。
?? ?下面我们再看一下iter()函数的实现，如：

local function iter(a,i) 2 i = i + 3 local v = a[i] 4 if v 5 return i,v 6 else 7 nil,nil 8 9 end

??? 在迭代器函数iter()中返回了两个值，分别对应于table的key和value，其中key(返回的i)如果为nil，泛型(for)将会认为本次迭代已经结束。下面我们先看一下实际用例，如：

3 4 5 6 7 i = i + 8 9 10 12 13 14 15 16 a = {"one",0)">twothree"} for k,v in ipairs2(a) 18 print(k,v) 20 1 one2 two3 three

??? 这个例子中的泛型(for)写法可以展开为下面的基于while循环的方式，如：

2 i = i + 4 7 9 10 11 13 14 15 a = {17 _it,128)">_s,128)">_var = ipairs2(a) 18 19 local var_1,var_2 = _it(_var) 20 _var = var_1 21 if _var == then 注意，这里只判断迭代器函数返回的第一个是否为nil。22 23 24 print(var_1,var_2) 25 输出结果同上。

????3. 无状态迭代器的例子：
??? 这里的示例将实现遍历链表的迭代器。

function getnext(list,node) 迭代器函数。not node 3 return list return node.next 8 function traverse(list) 泛型(for)的expression10 return getnext,list,128)">12 初始化链表中的数据。14 list = 15 for line in io.lines() 16 line = { val = line,next = list} 18 以泛型(for)的形式遍历链表。for node in traverse(list) 21 print(node.val) ??? 这里使用的技巧是将链表的头结点作为恒定状态(traverse返回的第二个值)，而将当前节点作为控制变量。第一次调用迭代器函数getnext()时，node为nil，因此函数返回list作为第一个结点。在后续调用中node不再为nil了，所以迭代器返回node.next，直到返回链表尾部的nil结点，此时泛型(for)将判断出迭代器的遍历已经结束。
?? ?最后需要说明的是，traverse()函数和list变量可以反复的调用而无需再创建新的closure变量了。这主要是因为迭代器函数(getnext)实现为无状态迭代器。

??? 4. 具有复杂状态的迭代器：
?? ?在上面介绍的迭代器实现中，迭代器需要保存许多状态，可是泛型(for)却只提供了恒定状态和控制变量用于状态的保存。一个最简单的办法是使用closure。当然我们还以将所有的信息封装到一个table中，并作为恒定状态对象传递给迭代器。虽说恒定状态变量本身是恒定的，即在迭代过程中不会换成其它对象，但是该对象所包含的数据是否变化则完全取决于迭代器的实现。就目前而言，由于table类型的恒定对象已经包含了所有迭代器依赖的信息，那么迭代器就完全可以忽略泛型(for)提供的第二个参数。下面我们就给出一个这样的实例，见如下代码：

local iterator 2 function allwords() local state { line = io.read(),pos = 1 } return iterator,state 5 iterator函数将是真正的迭代器function iterator(state) while state.line 9 local s,e = string.find(state.line,0)">%w+if s 11 state.pos = e + 12 return string.sub(state.line,s,e) 14 state.line = io.read() 15 state.pos = 16

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（编辑：李大同）

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