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调用的状态，也就是他知道来自于哪里和将要前往哪里。闭包提供的机制可以很容易实现这个任务。记住：闭包是一个内部函数，它可以访问一个或者多个外部函数的外部局部变量。每次闭包的成功调用后这些外部局部变量都保存他们的值（状态）。当然如果要创建一个闭包必须要创建其外部局部变量。所以一个典型的闭包的结构包含两个函数：一个是闭包自己；另一个是工厂（创建闭包的函数）。
举一个简单的例子，我们为一个list写一个简单的迭代器，与ipairs()不同的是我们实现的这个迭代器返回元素的值而不是索引下标：
function list_iter (t) local i = 0 local n = table.getn(t) return function () i = i + 1 if i <= n then return t[i] end
end end
这个例子中list_iter是一个工厂，每次调用他都会创建一个新的闭包（迭代器本身）。闭包保存内部局部变量(t,i,n)，因此每次调用他返回list中的下一个元素值，当list中没有值时，返回nil.我们可以在while语句中使用这个迭代器：
t = {10, 20, 30}
iter = list_iter(t) -- creates the iterator
while true do
local element = iter() -- calls the iterator
if element == nil then break end
print(element)
end
我们设计的这个迭代器也很容易用于范性for语句。
t = {10, 20, 30}
for element in list_iter(t) do
print(element)
end
范性for为迭代循环处理所有的薄记（bookkeeping）：首先调用迭代工厂；内部保留迭代函数，因此我们不需要iter变量；然后在每一个新的迭代处调用迭代器函数；当迭代器返回nil时循环结束。
范性for的语义
前面我们看到的迭代器有一个缺点：每次调用都需要创建一个闭包，大多数情况下这种做法都没什么问题，然而在有些情况下创建闭包的代价是不能忍受的。在这些情况下我们可以使用范性for本身来保存迭代的状态。
前面我们看到在循环过程中范性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，状态常量和控制变量.下面详细说明。
范性for的文法如下：
for <var-list> in <exp-list> do <body> End
<var-list>是一个或多个以逗号分割的变量名列表，<exp-list>是一个或多个以逗号分割的表达式列表，通常情况下exp-list只有一个值：迭代工厂的调用。
for k, v in pairs(t) do print(k, v) end
变量列表k,v；表达式列表pair(t)。
我们称变量列表中第一个变量为控制变量，其值为nil时循环结束。
下面我们看看范性for的执行过程：
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，状态常量和控制变量；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。
更精确的来说：
for var_1, ..., var_n in explist do block end
等价于：
do local _f, _s, _var = explist while true do local var_1, ... , var_n = _f(_s, _var) _var = var_1 if _var == nil then break end block end end
如果我们的迭代函数是f，状态常量是s，控制变量的初始值是a0，那么控制变量将循环：a1=f(s,a0)、a2=f(s,a1)、⋯⋯，直到ai=nil。
无状态的迭代器
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。
a = {"one", "two", "three"}
for i, v in ipairs(a) do
print(i, v)
end
迭代的状态包括被遍历的表（循环过程中不会改变的状态常量）和当前的索引下标（控制变量），ipairs和迭代函数都很简单，我们在Lua中可以这样实现：
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
当Lua 调用 ipairs(a)开始循环时，他获取三个值:迭代函数 iter，状态常量 a 和控制变量初始值0；然后Lua调用iter(a,0)返回1,a[1]（除非a[1]=nil）；第二次迭代调用iter(a,1)返回2,a[2]⋯⋯直到第一个非nil元素。
多状态的迭代器
很多情况下，迭代器需要保存多个状态信息而不是简单的状态常量和控制变量，最简单的方法是使用闭包，还有一种方法就是将所有的状态信息封装到table内，将table作为迭代器的状态常量，因为这种情况下可以将所有的信息存放在table内，所以迭代函数通常不需要第二个参数。
下面我们写allwords迭代器，不适用闭包，而是使用带有两个域（line,pos）的table。
开始的迭代函数很简单，必须返回迭代函数和初始状态。
local iterator -- to be defined later function allwords()local state = {line = io.read(), pos = 1} return iterator, state end
真正的处理工作是在迭代函数内完成：
function iterator (state) while state.line do --repeat while there are lines --search for next word local s,e = string.find(state.line,”%w+”,state.pos) if s then state.pos = e+1 return string.sub(state.line,s,e) else state.line = io.read() state.pos = 1 end end return nil end
我们应该尽可能的写无状态的迭代器，因为这样循环的时候由 for 来保存状态，如果不能用无状态的迭代器实现，应尽可能适用闭包；尽可能不要适用table这种方式。
