范性for语义以及pair和ipairs的区别

详情参考 lua手册

1. 范性for语义

在了解pair和ipair前先简单了解下lua中的for循环，这里只阐述范性for循环的语义，范性 for 在自己内部保存迭代函数，实际上它保存三个值：迭代函数、状态常量、控制变量。for的范式如下

for <var-list> in <exp-list> do
 <body> 
end

<var-list>是以一个或多个逗号分隔的变量名列表，<exp-list>是以一个或多个逗号分隔的表达式列表，通常情况下 exp-list 只有一个值：迭代函数的调用。

for k, v in pairs(t) do
 print(k, v) 
end

　　首先，初始化，计算 in 后面表达式的值，表达式应该返回范性 for 需要的三个值：迭代函数、状态常量、控制变量；与多值赋值一样，如果表达式返回的结果个数不足三个会自动用 nil 补足，多出部分会被忽略。

　　第二，将状态常量和控制变量作为参数调用迭代函数（注意：对于 for 结构来说，状态常量没有用处，仅仅在初始化时获取他的值并传递给迭代函数）。

　　第三，将迭代函数返回的值赋给变量列表。

　　第四，如果返回的第一个值为 nil 循环结束，否则执行循环体。

　　第五，回到第二步再次调用迭代函数。

2. ipair函数

无状态的迭代器是指不保留任何状态的迭代器，因此在循环中我们可以利用无状态迭代器避免创建闭包花费额外的代价。每一次迭代，迭代函数都是用两个变量（状态常量和控制变量）的值作为参数被调用，一个无状态的迭代器只利用这两个值可以获取下一个元素。这种无状态迭代器的典型的简单的例子是 ipairs，他遍历数组的每一个元素。

复制代码
a = {"one", "two", "three"} 
for i, v in ipairs(a) do
　　print(i, v) 
end

function iter (a, i) 
　　i = i + 1 
　　local v = a[i] 
　　if v then
　　　　return i, v 
　　end 
end 

function ipairs (a) 
　　return iter, a, 0 
end
复制代码

在上面的代码中，ipairs函数返回三个值，迭代函数为iter，a为状态常量，控制变量的初始值为0，这三者由for语义保存，每次调用迭代函数iter返回表中的key和value，即 i 和 v 的值，可以看到，在pair中，只能遍历有数字索引的元素。如果出现如下图的情况，会无法遍历所有数字索引元素。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. pair函数

ipair函数主要由lua的内置函数next实现，next原型大致为 next (table [, index])。它允许程序遍历表的所有字段。它的第一个参数是一个表，它的第二个参数是该表中的索引。 next返回表的下一个索引及其关联值。当使用nil作为其第二个参数调用时， next返回初始索引及其关联值。使用最后一个索引调用时，或者在空表中使用nil时， next返回nil。如果第二个参数不存在，则将其解释为nil。此外你可以使用next(t)检查表是否为空。pair有两种形式，如下。

function pairs (t) 
　　return next, t, nil
end

for k, v in next, t do
　　... 
end

4. 总结

  • 范性for语义是将for循环中 in 后面的表达式进行求值，获取到状态常量，迭代函数以及控制变量，然后将状态常量和控制变量传入迭代函数中求的key和value的值返回给for循环中的变量列表，直到第一个变量为nil时停止循环。其中状态常量通常指表，控制变量即遍历的步长。
  • pair可以遍历一个table的所有元素，而ipair只能遍历数字索引的元素，此外，如果索引不是连续的ipair会无法遍历所有索引
  • pair是由next函数实现的，next函数可以用来判断一个表是否为空， 即判断 next(t) == nil
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