lua迭代器和泛型for浅析
(一) 首要概念要理清:
1. 在lua中,函数是一种"第一类值",他们具有特定的词法域."第一类值"表示在lua中函数与其他传统类型的值(例如数字和字符串)具有相同的权利.
2. 函数可以存储到变量中(无论全局变量还是局部变量)或table中,可以作为实参传递给其他函数,还是作为其他函数的返回值;
3. "词法域"是指:一个函数可以嵌套在另一个函数中,内部的函数可以访问外部函数中的变量;
一个语言如果支持闭包,那么通常都会具有第2点和第3点的特性.下面给出lua中创建函数的一个例子:
-- 一个函数定义实际就是一条赋值语句
foo = function(x) return *x end
-- 使用"语法糖"简化
function foo(x) return *x end
-- 高阶函数:接受另一个函数作为实参,如下sort接受一个匿名函数
table.sort(tbl, function(a, b) return (a.name > b.name) end)
(二) closure(闭合函数)
1. 考虑如下函数:
names = {"Peter", "Paul", "Mary"}
grades = {Mary = , Paul = , Peter = }
function sortbygrade(names, grades)
table.sort(names, function(n1, n2)
return grades[n1] > grades[n2]
end)
end
上面代码中,传递给sort的匿名函数可以访问参数grades,而grades是外部函数sortbygrades的局部变量.在这个匿名函数内部,grades既不是全局变量也不是局部变量,将其称为一个"非局部的变量(non-local variable, 也叫upvalue)".lua通过closure来处理内部函数访问upvalue:一个closure就是一个函数加上改函数所需访问的所有"非局部变量upvalue".
2. 非局部的函数
函数作为"第一类值",也可以存储在table的字段中和局部变量中.只要将一个函数存储到一个局部变量中,即得到一个"局部函数".
在定义递归的局部函数时,需要注意下面的情况:
local fact = function(n)
if n == then return
else return n*fact(n-) -- 错误
end
end
当lua编译到函数中调用fact(n-1)的地方时,由于局部的fact尚未定义完毕,因此这句表达式其实是调用了一个全局的fact,而非此函数自身.为了解决这个问题,可以先定义一个局部变量,然后再定义函数本身:
local fact
fact = function(n)
if n == then return
else return n*fact(n-)
end
end
现在函数中的fact调用就表示了局部变量.即使在函数定义时,这个局部变量的值尚未完成定义,但之后在函数执行时,fact则肯定已经拥有了正确的值.
当lua展开局部函数定义的"语法糖"时,并不是使用基本函数定义语法.而是对于局部函数定义:
local function foo(<参数>) <函数体> end
lua将其展开为:
local foo
foo = function(<参数>) <函数体> end
因此,使用这种语法来定义递归函数不会产生错误:
local function fact(n)
if n == then return
else return n*fact(n-)
end
end
当然,这个技巧对于间接递归的函数而言是无效的.在间接递归的情况中,必须使用一个明确的前向声明:
local f, g -- 前向声明 function g()
<一些代码> f() <一些代码>
end function f()
<一些代码> g() <一些代码>
end
注意,别把第二个函数定义写为"local function f". 如果那样的话,lua会创建一个全新的局部变量f,而将原来声明的f(函数g中所引用的那个)置于未定义的状态.
(三) 尾调用(proper tail call)
当一个函数调用是另一个函数的最后一个动作时,该调用才算是一条"尾调用".如下:
-- 正确的尾调用
function f(x) return g(x) end
-- 不是尾调用, 还需要丢弃g返回的临时结果
function f(x) g(x) end
-- 不是, 必须做一次加法
return g(x)+
-- 不是, 必须调整为一个返回值
return x or g(x)
-- 不是, 必须调整为一个返回值
return (g(x))
当f调用完g之后就再无其他事情可做了. 因此在这种情况下,程序就不需要返回那个"尾调用"所在的函数了.所以在"尾调用"之后,程序也就不需要保存任何关于该函数的栈信息了.但g返回时,执行控制权可以直接返回到调用f的那个点上,使得在进行"尾调用"是不耗费任何栈空间.将这种实现称为支持"尾调用消除".
在lua中,只有"return <func>(<args>)"这样的调用形式才算是一条"尾调用".
(四) 迭代器和closure
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：
1 function values(t)
2 local i = 0
3 return function()
4 i = i + 1
5 return t[i]
6 end
7 end
8 t = {10, 20, 30}
9 it = values(t)
10 while true do
11 local element = it()
12 if element == nil then
13 break
14 end
15 print(element)
16 end
17 --另外一种基于foreach的调用方式(泛型for)
18 t2 = {15, 25, 35}
19 for element in values(t2) do
20 print(element)
21 end
22 --输出结果为：
23 --10
24 --20
25 --30
26 --15
27 --25
28 --
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,0
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：
1 local function iter(a, i)
2 i = i + 1
3 local v = a[i]
4 if v then
5 return i, v
6 else
7 return nil, nil
8 end
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：
1 function ipairs2(a)
2 return iter,a,0
3 end
4
5
6 local function iter(a, i)
7 i = i + 1
8 local v = a[i]
9 if v then
10 return i, v
11 else
12 return nil, nil
13 end
14 end
15
16 a = {"one","two","three"}
17 for k,v in ipairs2(a) do
18 print(k, v)
19 end
20 --输出结果为：
21 --1 one
22 --2 two
23 --3 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：
1 local function iter(a, i)
2 i = i + 1
3 local v = a[i]
4 if v then
5 return i, v
6 else
7 return nil, nil
8 end
9 end
10
11 function ipairs2(a)
12 return iter,a,0
13 end
14
15 a = {"one","two","three"}
16 do
17 local _it,_s,_var = ipairs2(a)
18 while true do
19 local var_1,var_2 = _it(_s,_var)
20 _var = var_1
21 if _var == nil then --注意，这里只判断迭代器函数返回的第一个是否为nil。
22 break
23 end
24 print(var_1,var_2)
25 end
26 end
27 --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。
1 local function getnext(list, node) --迭代器函数。
2 if not node then
3 return list
4 else
5 return node.next
6 end
7 end
8
9 function traverse(list) --泛型(for)的expression
10 return getnext,list,nil
11 end
12
13 --初始化链表中的数据。
14 list = nil
15 for line in io.lines() do
16 line = { val = line, next = list}
17 end
18
19 --以泛型(for)的形式遍历链表。
20 for node in traverse(list) do
21 print(node.val)
22 end
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：
1 local iterator
2 function allwords()
3 local state { line = io.read(), pos = 1 }
4 return iterator, state
5 end
6 --iterator函数将是真正的迭代器
7 function iterator(state)
8 while state.line do
9 local s,e = string.find(state.line,"%w+",state.pos)
10 if s then
11 state.pos = e + 1
12 return string.sub(state.line,s,e)
13 else
14 state.line = io.read()
15 state.pos = 1
16 end
17 end
18 return nil
19 end
lua迭代器和泛型for浅析的更多相关文章
- Step By Step(Lua迭代器和泛型for)
Step By Step(Lua迭代器和泛型for) 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 ...
- Lua迭代器和泛型for
1.迭代器与closure 在lua中,迭代器通常为函数,每调用一次函数,会返回集合中的下一个元素.每个迭代器在成功调用的时候,都需要保存一些状态,closure(闭包)完美为迭代器运用而生. fun ...
- Lua学习(5)——迭代器与泛型for
1. 迭代器 2. 泛型for语义 所谓迭代器就是一种可以遍历一种集合中所有元素的机制.在lua中,迭代器通常表示为函数,每调用依次函数就返回集合中的下一个元素.泛型for 内部保存了迭代器函数 实际 ...
- lua迭代器和仿制药for
不管是什么样的结构,你只需要同意遍历集合可以称为迭代器的所有元素.lua常用来形容叙事功能迭代器.个元素.每个迭代器都须要保存一些状态来知道当前处于什么位置和怎样进行下一次迭代. 对于这种任务.闭包提 ...
- Lua 迭代器
第一种:lua迭代器的实现依赖于闭包(closure)特性 1.1 第一个简单的写法 --迭代器写法 function self_iter( t ) local i = 0 return functi ...
- Lua学习十一----------Lua迭代器
© 版权声明:本文为博主原创文章,转载请注明出处 Lua迭代器 - 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 - Lu ...
- 迭代器、泛型和增强For
Iterator hasNext next Iterator 迭代器 Collection提供了一个遍历集合的通用方式,迭代器(Iterator). 获取迭代器的方式是使用Collection定义的 ...
- Lua中的迭代器与泛型for
[前言] 迭代器就是一种可以遍历一种集合中所有元素的机制,在Lua中,通常将迭代器表示为函数.每调用一次函数,就返回集合中的“下一个”元素.每个迭代器都需要在每次成功调用之后保存一些状态,这样才能知道 ...
- Lua语法基础(3)--迭代器和泛型for
迭代器和闭包 迭代器是一种支持指针类型的结构,它可以遍历集合的每一个元素.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. 迭代器需要保留上一次成功调用的状态和下一次成功 ...
随机推荐
- Spark MLlib 之 大规模数据集的相似度计算原理探索
无论是ICF基于物品的协同过滤.UCF基于用户的协同过滤.基于内容的推荐,最基本的环节都是计算相似度.如果样本特征维度很高或者<user, item, score>的维度很大,都会导致无法 ...
- 调用 微信接口报错 {"errcode":48001,"errmsg":"api unauthorized, hints: [ req_id: 1QoCla0699ns81 ]"}
如下截图,仅为备份,本文转载地址: http://www.cnblogs.com/liaolongjun/p/6080240.html 以下正文↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ ...
- Delphi 中big5 转 Unicode 函数
function Big5ToUnicode(str Char): widestring; var len: integer; begin len:=MultiByteToWideChar(,,PCh ...
- Uboot 常用指令
转自:https://blog.csdn.net/dagefeijiqumeiguo/article/details/51314856 bootm 用于将内核镜像加载到内存的指定地址处 例: boo ...
- linux -- 查看磁盘空间的大小
Ubuntu 查看磁盘空间大小命令 df -h Df命令是linux系统以磁盘分区为单位查看文件系统,可以加上参数查看磁盘剩余空间信息, 命令格式: df -hl 显示格式为: 文件系统 容量 已 ...
- Convolutional Neural Networks: Application
Andrew Ng deeplearning courese-4:Convolutional Neural Network Convolutional Neural Networks: Step by ...
- Linux 中C/C++ search path（头文件搜索路径）
https://blog.csdn.net/BjarneCpp/article/details/76135980 起因 我拿到了一套Linux下的C++代码,代码中有这个头文件#include < ...
- sed学习[参考转载]
一.选项与参数: -n :使用安静(silent)模式.在一般 sed 的用法中,所有来自 STDIN 的数据一般都会被列出到终端上.但如果加上 -n 参数后,则只有经过sed 特殊处理的那一行(或者 ...
- Wifiner for Mac（WiFi 状况分析工具）破解版安装
1.软件简介 Wifiner 是 macOS 系统上一款 Wifi 分析工具,仅需几次点击即可对您的 Wi-Fi 网络连接进行分析和故障排除.扫描您的 Wi-Fi 网络,获取包含交互式彩色编码热 ...
- JS前台效果
最新的在上面 2014年3月3日14:46:46 百分比思路 function fixWidth(percent) { return document.body.clientWidth * perce ...