Lua教程（三）：表达式和语句

一、表达式：

1. 算术操作符：

Lua支持常规算术操作符有：二元的“+”、“-”、“*”、“/”、“^”(指数)、“%”(取模)，一元的“-”(负号)。所有这些操作符都可用于实数。然而需要特别说明的是取模操作符(%)，Lua中对该操作符的定义为：

a % b == a - floor(a / b) * b

由此可以推演出x % 1的结果为x的小数部分，而x - x % 1的结果则为x的整数部分。类似的，x - x % 0.01则是x精确到小数点后两位的结果。 

2. 关系操作符：

Lua支持的关系操作符有：>、<、>=、<=、==、~=，所有这些操作符的结果均为true或false。

操作符==用于相等性测试，操作符~=用于不等性测试。这两个操作符可以应用于任意两个值。如果两个值的类型不同，Lua就认为他们不等。nil值与其自身相等。对于table、userdata和函数，Lua是通过引用进行比较的。也就是说，只有当他们引用同一个对象时，才视为相等。如：

复制代码 代码如下:

a = {}
a.x = 1
a.y = 0
b = {}
b.x = 1
b.y = 1
c = a

其结果是a == c，但a ~= b。

对于字符串的比较，Lua是按照字符次序比较的。

3. 逻辑操作符：

Lua支持的逻辑操作符有：and、or和not。与条件控制语句一样，所有的逻辑操作符都将false和nil视为假，其他的结果均为真。和其他大多数语言一样，Lua中的and和or都使用“短路原则”。在Lua中有一种惯用写法"x = x or v"，它等价于：if not x then x = v end。这里还有一种基于“短路原则”的惯用写法，如：

max = (x > y) and x or y

这等价于C语言中max = (x > y) ? x : y。由于x和y均为数值，因此它们的结果将始终为true。

4. 字符串连接：

前一篇Blog已经提到了字符串连接操作符(..)，这里再给出一些简单的示例。

    /> lua
    > print("Hello " .. "World)
    Hello World
 
 
    > print(0 .. 1)  --即使连接操作符的操作数为数值类型，在执行时Lua仍会将其自动转换为字符串。
    01

5. table构造器：

构造器用于构建和初始化table的表达式。这是Lua特有的表达式，也是Lua中最有用、最通用的机制之一。其中最简单的构造器是空构造器{}，用于创建空table。我们通过构造器还可以初始化数组，如：

days = {"Sunday","Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"}
for i = 1,#days do
    print(days[i])
end
--输出结果为
--Sunday
--Monday
--Tuesday
--Wednesday
--Thursday
--Friday
--Saturday

从输出结果可以看出，days在构造后会将自动初始化，其中days[1]被初始化为"Sunday"，days[2]为"Monday"，以此类推。

Lua中还提供了另外一种特殊的语法用于初始化记录风格的table。如：a = { x = 10, y = 20 }，其等价于：a = {}; a.x = 10; a.y = 20

在实际编程时我们也可以将这两种初始化方式组合在一起使用，如：

polyline = {color = "blue", thickness = 2, npoints = 4, 
    {x = 0, y = 0},
    {x = 10, y = 0},
    {x = -10, y = 1},
    {x = 0, y = 1} }
print(polyline["color"]);
print(polyline[2].x)
print(polyline[4].y)

--输出结果如下：

--blue

--10

--1

除了以上两种构造初始化方式之外，Lua还提供另外一种更为通用的方式，如：

opnames = { ["+"] = "add", ["-"] = "sub", ["*"] = "mul", ["/"] = "div"}
print(opnames["+"])
i = 20; s = "-"
a = { [i + 0] = s, [i + 1] = s .. s, [i + 2] = s..s..s }
print(a[22])

对于table的构造器，还有两个需要了解的语法规则，如：

a = { [1] = "red", [2] = "green", [3] = "blue", }

这里需要注意最后一个元素的后面仍然可以保留逗号(,)，这一点类似于C语言中的枚举。

a = {x = 10, y = 45; "one", "two", "three" }

可以看到上面的声明中同时存在逗号(,)和分号(;)两种元素分隔符，这种写法在Lua中是允许的。我们通常会将分号(;)用于分隔不同初始化类型的元素，如上例中分号之前的初始化方式为记录初始化方式，而后面则是数组初始化方式。

二、语句：

1. 赋值语句：

Lua中的赋值语句和其它编程语言基本相同，唯一的差别是Lua支持“多重赋值”，如：a, b = 10, 2 * x，其等价于a = 10; b = 2 * x。然而需要说明的是，Lua在赋值之前需要先计算等号右边的表达式，在每一个表达式都得到结果之后再进行赋值。因此，我们可以这样写变量交互：x,y = y,x。如果等号右侧的表达式数量少于左侧变量的数量，Lua会将左侧多出的变量的值置为nil，如果相反，Lua将忽略右侧多出的表达式。

2. 局部变量与块：

Lua中的局部变量定义语法为：local i = 1，其中local关键字表示该变量为局部变量。和全局变量不同的是，局部变量的作用范围仅限于其所在的程序块。Lua中的程序可以为控制结构的执行体、函数执行体或者是一个程序块，如：

下面的x变量仅在while循环内有效。

复制代码 代码如下:

while i <= x do
    local x = i * 2
     print(x)
     i = i + 1
end

如果是在交互模式下，当执行local x = 0之后，该变量x所在的程序即以结束，后面的Lua语句将被视为新的程序块。如果想避免此类问题，我们可以显式的声明程序块，这样即便是在交互模式下，局部变量仍然能保持其块内有效性，如：

do
    local a2 = 2 * a
    local d = (b ^ 2 - 4 * a) ^ (1 / 2)
    x1 = (-b + d) / a2
    x2 = (-b - d) / a2
end  --a2和d的作用域至此结束。

和其它编程语言一样，如果有可能尽量使用局部变量，以免造成全局环境的变量名污染。同时由于局部变量的有效期更短，这样垃圾收集器可以及时对其进行清理，从而得到更多的可用内存。   

3. 控制结构：

Lua中提供的控制语句和其它大多数开发语言所提供的基本相同，因此这里仅仅是进行简单的列举。然后再给出差异部分的详细介绍。如：

1). if then else

    if a < 0 then 
        b = 0
    else
        b = 1
    end

2). if elseif else then

    if a < 0 then 
        b = 0
    elseif a == 0 then
        b = 1
    else
        b = 2
    end

3). while

    local i= 1
    while a[i] do
        print(a[i])
        i = i + 1
    end

4). repeat

    repeat
        line = io.read()
    until line ~= "" --直到until的条件为真时结束。
    print(line)

5). for

    for var = begin, end, step do --如果没有step变量，begin的缺省步长为1。
        i = i + 1
    end

需要说明的是，for循环开始处的三个变量begin、end和step，如果它们使表达式的返回值，那么该表达式将仅执行一次。再有就是不要在for的循环体内修改变量var的值，否则会导致不可预知的结果。

6). foreach

    for i, v in ipairs(a) do  --ipairs是Lua自带的系统函数，返回遍历数组的迭代器。
        print(v)
    end
    
    for k in pairs(t) do      --打印table t中的所有key。
        print(k)
    end

见如下示例代码：

 days = {"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday" }
revDays = {}
for k, v in ipairs(days) do
    revDays[v] = k
end
for k in pairs(revDays) do
    print(k .. " = " .. revDays[k])
end

--输出结果为：

--Saturday = 7

--Tuesday = 3

--Wednesday = 4

--Friday = 6

--Sunday = 1

--Thursday = 5

--Monday = 2

7). break

和C语言中的break语义完全相同，即跳出最内层循环。