Lua函数之二
Lua中函数的两个重要特性：
1、函数和其他类型（如number、string）一样，可以存放在变量中，也可以存放在table中，可以作为函数的参数，还可以作为函数的返回值。
2、嵌套的函数可以访问其外部函数中的局部变量——闭包。
例如：
local foo = function(x) return x^2 end -- 函数构造式 local function foo(x) return x^2 end -- 函数定义
第1种方法创建一个函数，并赋一个变量；
第2种方法其实是一种特例。
1、非全局函数
Lua中的函数可以作为全局变量，也可以作为局部变量。
将函数保存在一个局部变量时，得到一个局部函数：
local f = function(...)
...
end
local g = function(...)
...
f() -- external local 'f' is visible here
...
end
函数作为table的域，这种情况下，必须注意函数和表语法：
第1种方式：
lib = {add = function(x,y) return x+y end, sub = function(x,y) return x-y end}
第2种方式：
lib = {}
lib.add = function(x,y) return x+y end
lib.sub = function(x,y) return x-y end
第3种方式：
lib = {}
function lib.add(x,y) return x+y end
function lib.sub(x,y) return x-y end
调用方式：
lib.add(x,y)
2、尾调用
尾调用（tail recursion）是指函数最后一个动作是调用另外一个函数，例如
function f(x)
return g(x) // 尾调用
end
这种情况下，当被调用函数g结束时程序不需要返回到调用者f，所以尾调用之后程序不需要在栈中保留关于调用者的任何信息。
Lua解释器利用这个特性在处理尾调用时不使用额外的栈，那么尾调用递归的层次是可以无限制的。例如：
function foo (n)
if n > 0 then return foo(n-1) end
end
不管n的值有多大，都不会发生栈溢出。
注意：下面的返回方法不是尾调用：
return g(x)+1 -- must do the addition return x or g(x) -- must adjust to 1 result return (g(x)) -- must adjust to 1 result
3、闭包
闭包：当一个函数内部嵌套另一个函数定义时，内部的函数体可以访问外部函数的局部变量。
例如：
function foo()
local i = 0
return function() i = i + 1 return i end
end
c1 = foo()
c2 = foo()
print(c1()) -- 1
print(c1()) -- 2
print(c2()) -- 1
例子中foo函数的内部匿名函数可以访问foo的局部变量i，在匿名函数内部i是external local variable（也称作upvalue）。
c1和c2是建立在同一个函数上，但作用在同一个局部变量的不同实例上的两个不同的闭包。简单的说，闭包是一个匿名函数及其upvalues 。
4、迭代器
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，闭包提供的机制可以很容易实现这个任务。
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external local variable，每次闭包的成功调用后，这些upvalues都会保存他们当前的状态。
一个典型的闭包结构包含两个函数：一个是闭包自己，另一个是工厂（创建闭包的外部函数）。
用闭包实现数组迭代器的例子：
function list_iter(t)
local i=0
local n=#t
return function()
i=i+1
if i<=n then return t[i] end
end
end
a={1,2,3}
iter=list_iter(a) -- 创建迭代器，保存的外部局部变量(t,i,n)
while true do
local element=iter()
if element==nil then break end
print(element)
end
上面设计的迭代器也可以适用于泛型for循环：
for element in list_iter(a) do
print(element)
end
泛型for循环首先调用迭代工厂，并在内部保留迭代函数，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。
另一个例子，逐行遍历所有的单词：
function allwords()
local line = io.read()
local pos = 1
return function()
while line do
local s,e=string.find(line, "%w+", pos)
if s then
pos = e+1
return string.sub(line, s, e)
else
line=io.read()
pos=1
end
end
return nil
end
end
for word in allwords() do
print(word)
end
上面提到的迭代器的名字可能有些误导，因为它并没有迭代，完成迭代功能的是for循环语句，也许更好的叫法应该是生成器（generator）。
下面是一个真正的迭代器的例子，它在内部完成了循环，这样我们使用迭代器的时候就不需要再使用循环了，迭代器仅接受一个函数作为参数，并且这个函数在迭代器内部被调用。
function allwords(f)
for l in io.lines() do
for w in string.gfind(l, "%w+") do
f(w)
end
end
end
allwords(print)
更一般的做法是使用匿名函数作为参数，下面的例子打印出单词"hello"出现的次数：
local count = 0
allwords(function(w)
if w=="hello" then count=count+1 end
end )
print(count)
5、泛型for的语义
泛型for在自己内部保存迭代函数，包括三个值：迭代函数、状态常量、控制变量。
for <var-list> in <exp-list> do
<body>
end
其中，<var-list>是一个或多个逗号分隔的变量名列表，且第一个变量为控制变量，其值为nil时循环结束；
<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：迭代工厂的调用。
泛型for的执行过程：
1、初始化，计算in后面表达式的值，表达式应该返回三个值：迭代函数、状态常量、控制变量；
2、将状态常量和控制变量作为参数调用迭代函数；
3、将迭代函数返回值赋给变量列表；
4、如果控制变量为nil，循环结束；
5、回到第2步；
LUA标准库提供了几种迭代器，包括迭代文件每行的(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。
以iparis为例，实现如下：
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
当泛型for循环调用iparis(a)开始循环时，它获取三个值：迭代函数iter、状态常量a、控制变量初始值0；
然后调用iter(a,0)返回1,a[1]，第二次迭代调用iter(a,1)返回2,a[2]，...，直到第一个非nil元素。
pairs函数的实现可以利用next方法：
function pairs(t)
return next,t,nil
end
也可以直接使用next方法来迭代一个table：
lst = {100,250,x="bj",37,"chen", 4,y="qi"}
for k,v in next,lst do
print(k,v)
end
OK，上文提到的iterator都是无状态的迭代器，每一次迭代，迭代函数都是用两个常量（状态常量和控制变量）的值作为参数被调用。
在有些情况下，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。
allwords的另一个实现版本：
local iterator
function allwords()
local state={line=io.read(), pos=1}
return iterator, state
end
function iterator(state)
while state.line do
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
