for 控制结构

Lua 提供了一组传统的、小巧的控制结构，包括用于条件判断的 if，用于迭代的 while、repeat 和 for，本章节主要介绍 for 的使用。

一，for 数字型

for 语句有两种形式：数字 for（numeric for）和范型 for（generic for）。

数字型 for 的语法如下：

  1. for var = begin, finish, step do
  2.     --body
  3. end

关于数字 for 需要关注以下几点：

  • 1、var 从 begin 变化到 finish，每次变化都以 step 作为步长递增 var；
  • 2、begin、finish、step 三个表达式只会在循环开始时执行一次；
  • 3、第三个表达式 step 是可选的，默认为 1；
  • 4、控制变量 var 的作用域仅在 for 循环内，若需要在外面控制，则需将值赋给一个新的变量；
  • 5、循环过程中不要改变控制变量的值，那样会带来不可预知的影响。

示例

  1. for i = 1, 5 do
  2.   print(i)
  3. end
  5. -- output:
  6. 1
  7. 2
  8. 3
  9. 4
  10. 5

…

  1. for i = 1, 10, 2 do
  2.   print(i)
  3. end
  5. -- output:
  6. 1
  7. 3
  8. 5
  9. 7
  10. 9

以下是这种循环的一个典型示例：

  1. for i = 10, 1, -1 do
  2.   print(i)
  3. end
  5. -- output:
  6. ...

如果不想给循环设置上限的话，可以使用常量 math.huge：

  1. for i = 1, math.huge do
  2.     if (0.3*i^3 - 20*i^2 - 500 >=0) then
  3.       print(i)
  4.       break
  5.     end
  6. end

二，for 泛型

泛型 for 循环通过一个迭代器（iterator）函数来遍历所有值：

  1. -- 打印数组 a 的所有值
  2. local a = {"a", "b", "c", "d"}
  3. for i, v in ipairs(a) do
  4.   print("index:", i, " value:", v)
  5. end
  7. -- output:
  8. index:  1  value: a
  9. index:  2  value: b
  10. index:  3  value: c
  11. index:  4  value: d

Lua 的基础库提供了 ipairs，这是一个用于遍历数组的迭代器函数。在每次循环中，i 会被赋予一个索引值，同时 v 被赋予一个对应于该索引的数组元素值。

下面是另一个类似的示例，演示了如何遍历一个 table 中所有的 key

  1. -- 打印table t中所有的key
  2. for k in pairs(t) do
  3.     print(k)
  4. end

从外观上看泛型 for 比较简单，但其实它是非常强大的。通过不同的迭代器，几乎可以遍历所有的东西， 而且写出的代码极具可读性。

标准库提供了几种迭代器，包括：

  • 用于迭代文件中每行的（io.lines）；
  • 迭代 table 元素的（pairs）；
  • 迭代数组元素的（ipairs）；
  • 迭代字符串中单词的（string.gmatch）等。

泛型 for 循环与数字型 for 循环有两个相同点： （1）循环变量是循环体的局部变量； （2）决不应该对循环变量作任何赋值。

对于泛型 for 的使用，再来看一个更具体的示例。假设有这样一个 table，它的内容是一周中每天的名称：

  1. local days = {
  2.   "Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday",
  3.   "Thursday", "Friday", "Saturday"
  4. }

现在要将一个名称转换成它在一周中的位置。为此，需要根据给定的名称来搜索这个 table。然而 在 Lua 中，通常更有效的方法是创建一个“逆向 table”。例如这个逆向 table 叫 revDays，它以 一周中每天的名称作为索引，位置数字作为值：

  1.   local revDays = {
  2.     ["Sunday"]    = 1,
  3.     ["Monday"]    = 2,
  4.     ["Tuesday"]   = 3,
  5.     ["Wednesday"] = 4,
  6.     ["Thursday"]  = 5,
  7.     ["Friday"]    = 6,
  8.     ["Saturday"]  = 7
  9.   }

接下来，要找出一个名称所对应的位置，只需用名字来索引这个逆向 table 即可：

  1. local x = "Tuesday"
  2. print(revDays[x])  -->3

当然，不必手动声明这个逆向 table，而是通过原来的 table 自动地构造出这个逆向 table：

  1. local days = {
  2.    "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday",
  3.    "Friday", "Saturday","Sunday"
  4. }
  6. local revDays = {}
  7. for k, v in pairs(days) do
  8.   revDays[v] = k
  9. end
  11. -- print value
  12. for k,v in pairs(revDays) do
  13.   print("k:", k, " v:", v)
  14. end
  16. -- output:
  17. k:  Tuesday   v: 2
  18. k:  Monday    v: 1
  19. k:  Sunday    v: 7
  20. k:  Thursday  v: 4
  21. k:  Friday    v: 5
  22. k:  Wednesday v: 3
  23. k:  Saturday  v: 6

这个循环会为每个元素进行赋值，其中变量 k 为 key(1、2、…)，变量 v 为 value(“Sunday”、”Monday”、…)。

值得一提的是，在 LuaJIT 2.1 中，ipairs() 内建函数是可以被 JIT 编译的，而 pairs() 则只能被解释执行。因此在性能敏感的场景，应当合理安排数据结构，避免对哈希表进行遍历。事实上，即使未来 pairs 可以被 JIT 编译，哈希表的遍历本身也不会有数组遍历那么高效，毕竟哈希表就不是为遍历而设计的数据结构。