Lua описание. Основы Lua

Lua предлагает высокоуровневую абстракцию без потери связи с аппаратурой

В то время как интерпретируемые языки программирования, такие как Perl, Python, PHP и Ruby, пользуются все большей популярностью для Web-приложений (и уже давно предпочитаются для автоматизации задач по системному администрированию), компилируемые языки программирования, такие как C и C++, по-прежнему необходимы. Производительность компилируемых языков программирования остается несравнимой (она уступает только производительности ручного ассемблирования), поэтому некоторое программное обеспечение (включая операционные системы и драйверы устройств) может быть реализована эффективно только при использовании компилируемого кода. Действительно, всегда, когда программное и аппаратное обеспечение нужно плавно связать между собой, программисты инстинктивно приходят к компилятору C: C достаточно примитивен для доступа к "голому железу" (то есть, для использования особенностей какой-либо части аппаратного обеспечения) и, в то же время, достаточно выразителен для описания некоторых высокоуровневых программных конструкций, таких как структуры, циклы, именованные переменные и области видимости.

Однако языки сценариев тоже имеют четкие преимущества. Например, после успешного переноса интерпретатора языка на другую платформу подавляющее большинство написанных на этом языке сценариев работает на новой платформе без изменений, не имея зависимостей, таких как системные библиотеки функций (представьте множество DLL-файлов операционной системы Microsoft® Windows® или множество libcs на UNIX® и Linux®). Кроме того, языки сценариев обычно предлагают высокоуровневые программные конструкции и удобные операции, которые программистам нужны для повышения продуктивности и скорости разработки. Более того, программисты, использующие язык сценариев, могут работать быстрее, поскольку этапы компиляции и компоновки не нужны. В сравнении с С и его родственниками цикл "кодирование, компоновки, связывание, запуск" сокращается до ускоренного "написание, запуск".

Новшества в Lua

Как и любой язык сценариев, Lua имеет свои особенности:

• Типы в Lua . В Lua значения имеют тип, но переменные типизируются динамически. Типы nil , boolean , number и string работают так, как вы могли бы ожидать.
  • Nil - это тип специального значения nil ; используется для представления отсутствия значения.
  • Boolean - это тип констант true и false (Nil тоже представляет значение false , а любое не nil значение представляет true).
  • Все числа в Lua имеют тип doubles (но вы можете легко создать код для реализации других числовых типов).
  • string - это неизменяемый массив для символов (следовательно, для добавления к строке вы должны сделать ее копию).
• Типы table , function и thread являются ссылками. Каждый такой тип может быть назначен переменной, передаваемой в качестве аргумента, или возвращаемой из функции. Ниже приведен пример сохранения функции:

  Пример анонимной функции, -- возвращаемой как значение -- см. http://www.tecgraf.puc-rio.br/~lhf/ftp/doc/hopl.pdf function add(x) return function (y) return (x + y) end end f = add(2) print(type(f), f(10)) function 12

• Потоки в Lua . Поток - это сопрограмма, создаваемая вызовом встроенной функции coroutine.create(f) , где f - это функция Lua. Потоки не запускаются при создании; они запускаются позже при помощи функции coroutine.resume(t) , где t - это поток. Каждая сопрограмма может время от времени отдавать процессор другим сопрограммам при помощи функции coroutine.yield() .
• Выражения присваивания . Lua разрешает множественные присваивания, и выражения сначала вычисляются, а затем присваиваются. Например, результат выражений

  I = 3 a = {1, 3, 5, 7, 9} i, a[i], a, b = i+1, a, a[i] print (i, a, a, b, I)
  равен 4 7 5 nil nil . Если список переменных больше, чем список значений, лишним переменным присваивается значение nil ; поэтому b равно nil . Если значений больше, чем переменных, лишние значения просто игнорируются. В Lua названия переменных зависят от регистра символов, что объясняет, почему переменная I равна nil .

• Порции (chunks) . Порцией называется любая последовательность Lua-операторов. Порция может быть записана в файл или в строку в Lua-программе. Каждая порция выполняется как тело анонимной функции. Следовательно, порция может определять локальные переменные и возвращать значения.
• Дополнительные интересные возможности . Lua имеет сборщик мусора "отметь и выкинь". В Lua 5.1 сборщик мусора работает в инкрементном режиме. Lua имеет полное лексическое замыкание (как Scheme, но не как Python). Кроме того, Lua имеет надежную семантику последовательных вызовов (tail call) (опять же, как Scheme, но не как Python).

Большее количество примеров Lua-кода приведено в руководстве "Программирование в Lua " и в wiki Lua-пользователей (ссылки приведены в разделе " ").

Как всегда, выбор между компилируемым и интерпретируемым языком заключается в сравнении всех за и против каждого языка в контексте, оценке альтернатив и поиске компромиссов.

Беря все лучшее из обоих миров

Что, если бы вы могли взять лучшее из обоих миров: производительность работы с "голым железом" и высокоуровневые, мощные абстракции? Более того, если бы вы могли оптимизировать алгоритмы и функции, зависящие от системы и требующие много процессорного времени, так же как и отдельную логику, не зависящую от системы и очень чувствительную к изменениям требований?

Баланс требований для высокопроизводительного кода и высокоуровневого программирования является сутью Lua, встраиваемого языка программирования. Приложения, включающие Lua, представляют собой комбинацию компилируемого кода и Lua-сценариев. Компилируемый код может при необходимости заняться железом, и, в то же время, может вызывать Lua-сценарии для обработки сложных данных. И поскольку Lua-сценарии отделены от компилируемого кода, вы можете изменять сценарии независимо от него. С Lua цикл разработки более похож на "Кодирование, компоновка, запуск, создание сценариев, создание сценариев, создание сценариев …".

Например, на странице "Uses" Web-сайта Lua (см. раздел " ") перечислены некоторые компьютерные игры для массового рынка, включая World of Warcraft и Defender (версия классической аркады для бытовых консолей), которые интегрируют Lua для запуска всего, начиная с пользовательского интерфейса и заканчивая искусственным интеллектом противника. Другие приложения Lua включают в себя механизмы расширения для популярного инструментального средства обновления Linux-приложений apt-rpm и механизмы управления чемпионатом Robocup 2000 "Сумасшедший Иван". На этой странице есть много хвалебных отзывов о маленьком размере и отличной производительности Lua.

Начало работы с Lua

Lua версии 5.0.2 на момент написания данной статьи была текущей версией (недавно появилась версия 5.1). Вы можете загрузить исходный код Lua с lua.org, а можете найти различные предварительно откомпилированные двоичные файлы на wiki Lua-пользователей (ссылки приведены в разделе " "). Полный код ядра Lua 5.0.2, включая стандартные библиотеки и Lua-компилятор, по размерам не превышает 200KB.

Если вы работаете на Debian Linux, то можете быстро и просто установить Lua 5.0 при помощи следующей команды

с правами суперпользователя. Все приведенные здесь примеры запускались на Debian Linux "Sarge" с использованием Lua 5.0.2 и ядра Linux 2.4.27-2-686.

После установки Lua на вашей системе попробуйте автономный Lua-интерпретатор. Все Lua-приложения должны быть встроены в базовое приложение. Интерпретатор - это просто специальный тип базового приложения, используемого для разработки и отладки. Создайте файл factorial.lua и введите в него следующие строки:

Код в factorial.lua (точнее, любая последовательность Lua-операторов) называется порцией (chunk), как было описано выше в разделе " ". Для запуска созданной вами порции выполните команду lua factorial.lua:

Или, как в других языках сценариев, вы можете добавить строку со знаками (#!) ("shebang") в начало сценария, делая сценарий исполняемым, а затем запустить файл как автономную команду:

Язык Lua

Lua обладает многими удобствами, имеющимися в современных языках программирования сценариев: область видимости, управляющие структуры, итераторы и стандартные библиотеки для обработки строк, выдачи и сбора данных и выполнения математических операций. Полное описание языка Lua приведено в "" (см. раздел " ").

В Lua тип имеют только значения , а переменные типизируются динамически. В Lua есть восемь фундаментальных типов (или значений): nil , boolean , number , string , function , thread , table и userdata . Первые шесть типов говорят сами за себя (исключения приведены в разделе " "); два последних требуют пояснения.

Таблицы в Lua

Таблицы - это универсальная структура данных в Lua. Более того, таблицы - это единственная структура данных в Lua. Вы можете использовать таблицу как массив, словарь (называемый также хеш-таблицей или ассоциативным массивом ), дерево, запись и т.д.

В отличие от других языков программирования, содержимое таблицы в Lua не обязательно должно быть однородным: таблица может включать любые типы и может содержать смесь элементов, подобных массиву, и элементов, подобных словарю. Кроме того, любое Lua-значение (в том числе, функция или другая таблица) может служить ключом элемента словаря.

Для исследования таблиц запустите Lua-интерпретатор и введите строки, показанные жирным шрифтом в листинге 1.

Листинг 1. Экспериментируя с таблицами Lua

Как вы могли ожидать, Lua также предоставляет несколько функций-итераторов для обработки таблиц. Функции предоставляет глобальная переменная table (да, Lua-пакеты - это тоже просто таблицы). Некоторые функции, например table.foreachi() , ожидают непрерывный диапазон целых ключей, начиная с 1 (цифра один):

Другие, например table.foreach() , выполняют итерацию по всей таблице:

Хотя некоторые итераторы оптимизированы для целых индексов, все они просто обрабатывают пары (ключ, значение).

Ради интереса создайте таблицу t с элементами {2, 4, 6, language="Lua", version="5", 8, 10, 12, web="www.lua.org"} и выполните команды table.foreach(t, print) и table.foreachi(t, print) .

Userdata

Поскольку Lua предназначен для встраивания в базовое приложение, написанное на таких языках, как, например, C или C++, для взаимодействия с базовым приложением данные должны совместно использоваться средой C и Lua. Как указано в "Справочном руководстве по Lua 5.0 ", тип userdata позволяет "произвольным C-данным храниться в Lua-переменных". Вы можете рассматривать тип userdata как массив байтов - байтов, которые могут представлять указатель, структуру или файл в базовом приложении.

Содержимое userdata происходит от C, поэтому оно не может быть модифицировано в Lua. Естественно, поскольку userdata происходит от C, в Lua не существует предопределенных операций для userdata. Однако вы можете создать операции, которые работают с userdata , используя еще один механизм Lua, называемый мета-таблицами (metatables).

Мета-таблицы

Из-за такой гибкости типов table и userdata Lua разрешает перегружать операции для объектов каждого из этих типов (вы не можете перегружать шесть остальных типов). Мета-таблица - это (обычная) Lua-таблица, которая отображает стандартные операции в предоставляемые вами пользовательские функции. Ключи мета-таблицы называются событиями (event); значения (другими словами, функции) называются мета-методами (metamethod).

Функции setmetatable() и getmetatable() изменяют и запрашивают мета-таблицу объекта соответственно. Каждый объект table и userdata может иметь свою собственную мета-таблицу.

Например, одним из событий является __add (для добавления). Можете ли вы определить, что делает следующая порция?

Эта порция отображает следующий текст:

Функция function String() принимает строку (string), заключает ее в таблицу ({value = s or ""}) и назначает мета-таблицу mt этой таблице. Функция mt.__add() является мета-методом, добавляющим строку b к строке, находящейся в a.value b раз. Строка print((s + " There " + " World!").value) активизирует мета-метод дважды.

Index - это еще одно событие. Мета-метод для __index вызывается всегда, когда ключ в таблице не существует. Вот пример, который запоминает ("memoizes") значение функции:

Поместите этот код в Lua-интерпретатор и введите print(color, color, color) . Вы должны увидеть что-то подобное blue black blue .

Этот код, получающий ключ и узел, ищет цвет узла. Если он не существует, код присваивает узлу новый, выбранный случайно цвет. В противном случае возвращается цвет, назначенный узлу. В первом случае мета-метод __index выполняется один раз для назначения цвета. В последнем случае выполняется простой и быстрый поиск в хеш-таблице.

Язык Lua предлагает много мощных функциональных возможностей, и все они хорошо документированы. Но всегда, когда вы столкнетесь с проблемами или захотите пообщаться с мастером, обратитесь за поддержкой к энтузиастам - IRC-канал Lua Users Chat Room (см. раздел " ").

Встроить и расширить

Кроме простого синтаксиса и мощной структуры таблиц, реальная мощь Lua очевидна при использовании его совместно с базовым языком. Как уже говорилось, Lua-сценарии могут расширить собственные возможности базового языка. Но справедливо также и обратное - базовый язык может одновременно расширять Lua. Например, C-функции могут вызывать Lua-функции и наоборот.

Сердцем симбиотического взаимодействия между Lua и его базовым языком является виртуальный стек . Виртуальный стек (как и реальный) является структурой данных "последний вошел - первый вышел" (last in-first out - LIFO), которая временно сохраняет аргументы функции и ее результаты. Для вызова из Lua базового языка (и наоборот) вызывающая сторона помещает значения в стек и вызывает целевую функцию; принимающая сторона достает аргументы из стека (конечно же, проверяя тип и значение каждого аргумента), обрабатывает данные и помещает в стек результаты. Когда управление возвращается вызывающей стороне, она извлекает значения из стека.

Фактически, все С-интерфейсы прикладного программирования (API) для Lua-операций работают через стек. Стек может хранить любое Lua-значение; однако тип значения должен быть известен как вызывающей стороне, так и вызываемой, а конкретные функции помещают в стек и извлекают из него каждый тип (например, lua_pushnil() и lua_pushnumber()).

В листинге 2 показана простая C-программа (взятая из главы 24 книги "Программирование в Lua ", ссылка на которую приведена в разделе " "), реализующая минимальный, но функциональный Lua-интерпретатор.

Листинг 2. Простой Lua-интерпретатор

Строки с 2 по 4 включают стандартные Lua-функции, несколько удобных функций, используемых во всех Lua-библиотеках, и функции для открытия библиотек, соответственно. Строка 9 создает Lua-структуру . Все структуры сначала пусты; вы добавляете библиотеки или функции к структуре при помощи luaopen_...() , как показано в строках с 10 по 14.

В строке 17 luaL_loadbuffer() принимает входную информацию с stdin в виде порции и компилирует ее, помещая порцию в виртуальный стек. Строка 18 извлекает порцию из стека и выполняет ее. Если во время исполнения возникает ошибка, Lua-строка помещается в стек. Строка 20 обращается к вершине стека (вершина стека имеет индекс -1) как к Lua-строке, распечатывает сообщение и удаляет значение из стека.

Используя C API, ваше приложение может также "достать" информацию из Lua-структуры. Следующий фрагмент кода извлекает две глобальные переменные из Lua-структуры:

Опять же, обратите внимание на то, что передачу разрешает стек. Вызов любой Lua-функции из C аналогичен следующему коду: извлечь функцию при помощи lua_getglobal() , поместить аргументы, выполнить lua_pcall() и обработать результаты. Если Lua-функция возвращает n значений, первое значение находится по индексу -n в стеке, а последнее - по индексу -1 .

Обратное действие (вызов C-функции из Lua) аналогично. Если ваша операционная система поддерживает динамическую загрузку, Lua может загружать и вызывать функции по требованию. В операционных системах, в которых необходима статическая загрузка, расширение Lua-механизма для вызова C-функции потребует перекомпоновки Lua.

Lua великолепен

Lua - это чрезвычайно легкий в использовании язык, но его простой синтаксис маскирует его мощь: язык поддерживает объекты (аналогичные объектам Perl), мета-таблицы делают его тип table абсолютно гибким, а C API разрешает отличную интеграцию и расширение сценариев и базового языка. Lua может использоваться совместно с языками C, C++, C#, Java™ и Python.

Перед созданием еще одного формата конфигурационного файла или ресурса (и еще одного синтаксического анализатора для него) попробуйте Lua. Язык Lua (так же как и его сообщество) надежен, изобретателен и готов прийти на помощь.

Наш сегодняшний гость - настоящий боец скрытого фронта. Вы могли видеть его в играх (World of Warcraft, Angry Birds, X-Plane, S.T.A.L.K.E.R.) или продуктах компании Adobe (Lightroom), но даже не задумывались о его существовании. Между тем этому языку уже почти 25 лет и всё это время он незаметно делал нашу виртуальную жизнь чуть лучше.

Краткая справка

Lua бы придуман в 1993 году в Католическом университете Рио-де-Жанейро. Название переводится с португальского, как Луна, причем создатели убедительно просят не писать LUA, чтобы, не дай Бог, кто-нибудь не принял название за аббревиатуру. Является мультипарадигмальным скриптовым языком, использующим прототипную модель ООП.

Типизация здесь динамическая, а для реализации наследования используются метатаблицы, то есть это прекрасный инструмент для расширений возможностей вашего продукта. Причем из-за своей компактности он пригоден для использования практически на любой платформе. Посудите сами: tarball Lua 5.3.4 весит всего 296 килобайт (в “разжатом” виде - 1.1 мегабайт), интерпретатор (написанный на C) для Linux - от 182 до 246 килобайт, а стандартный набор библиотек - ещё 421 килобайт.

Код

По внешнему виду, да и возможностям Lua похож на очередную попытку переделать JavaScript, если бы не тот факт, что последний появился на два года позднее. Смотрите сами:

Начнем с традиционного:

print("Hello World")

Согласитесь, знакомо и не слишком информативно. Более интересный пример с точки зрения знакомства с Lua - вычисление факториала введенного числа:

Function fact (n)
if n == 0 then
return 1
else
return n * fact(n-1)
end
end

Print("enter a number:")
a = io.read("*number") -- read a number
print(fact(a))

Все предельно понятно. Кстати, в Lua поддерживается параллельное присваивание:

И в заключении довольно простой пример с использованием библиотек:

#include
#include
#include
#include
#include

Int main (void) {
char buff;
int error;
lua_State *L = lua_open(); /* opens Lua */
luaopen_base(L); /* opens the basic library */
luaopen_table(L); /* opens the table library */
luaopen_io(L); /* opens the I/O library */
luaopen_string(L); /* opens the string lib. */
luaopen_math(L); /* opens the math lib. */

While (fgets(buff, sizeof(buff), stdin) != NULL) {
error = luaL_loadbuffer(L, buff, strlen(buff), "line") ||
lua_pcall(L, 0, 0, 0);
if (error) {
fprintf(stderr, "%s", lua_tostring(L, -1));
lua_pop(L, 1); /* pop error message from the stack */
}
}

Lua_close(L);
return 0;
}

Преимущества и недостатки

Итак, чем же хорош Lua?

Во-первых, как уже было отмечено, своей компактностью, а вкупе с тем, что исходники написаны на С, вы получаете полное взаимодействие с одним из популярнейших языков на планете и широкий спектр доступных платформ.

Среды разработки

LDT (Lua Development Tools) для Eclipse - расширение для одной из наиболее популярных IDE;

ZeroBrane Studio - специализированная среда, написанная на Lua;

Decoda - не самая популярная кроссплатформенная IDE, но в качестве альтернативы подойдет;

SciTE - хороший редактор, полноценно поддерживающий Lua;

WoWUIDesigner - угадайте, для какой игры эта среда помогает обрабатывать скрипты, в том числе на Lua?

Полезные ссылки

http://www.lua.org/home.html - официальный сайт со всей необходимой информацией, учебником, книгами, документацией и даже есть немного специфического юмора;

http://tylerneylon.com/a/learn-lua/ - отличная обучалка от Tyler Neylon. Подойдет программистам с опытом, кто хорошо знает английский язык (впрочем, со словарем тоже не возникнет больших проблем) и просто желает расширить свой кругозор;

https://zserge.wordpress.com/2012/02/23/lua-за-60-минут/ - основы Lua за 60 минут от явно неравнодушного к этому языку программиста. На русском языке;

http://lua-users.org/wiki/LuaTutorial - вики-учебник;

https://youtube.com/watch?v=yI41OL0-DWM - видеоуроки на YouTube, которые помогут вам наглядно разобраться с настройкой IDE и базовыми принципами языка.

Скрипты на языке Lua

Написанный на Lua скрипт не имеет какой-либо специальной функции, с которой начиналось бы его выполнение. Скрипт можно рассматривать просто как набор команд (инструкций), который выполняется, начиная с первой инструкции.

Скрипт может быть как очень простым, состоящим всего из одной команды, так и весьма сложным, содержащим десятки, сотни и даже тысячи инструкций. Следующие друг за другом инструкции могут разделяться точкой с запятой (;). Однако это требование не является обязательным, поэтому весь приведённый ниже код является корректным с точки зрения синтаксиса:

Работа с переменными в Lua

Переменные используются для хранения значений в процессе выполнения скрипта.

Имена переменных в Lua

Именами (идентификаторами) переменных в Lua могут быть любые последовательности из букв, цифр и символа подчеркивания, начинающиеся не с цифры.

Обратите внимание

Язык Lua различает регистр символов, поэтому abc, Abc, ABC являются различными именами.

В таблице ниже приведены слова, которые зарезервированы языком Lua и не могут использоваться в именах переменных:

and break do else elseif

end false for function if

in local nil not or

repeat return then true until

Кроме того, все имена, начинающиеся с символа подчеркивания, за которым идут заглавные буквы (например, _VERSION) также являются зарезервированными.

Какие переменные бывают в Lua?

Переменные в Lua могут быть глобальными и локальными. Если переменная не объявлена явно как локальная, она считается глобальной.

Глобальные переменные Lua

Глобальная переменная появляется в момент присваивания ей первого значения. До присваивания первого значения обращение к глобальной переменной даёт nil.

MsgBox(tostring (g)) --> nil

MsgBox(tostring (g)) --> 1

Глобальная переменная существует до тех пор, пока существует среда исполнения скрипта и доступна любому Lua-коду, выполняемому в этой среде.

При необходимости удалить глобальную переменную можно явным образом, просто присвоив ей значение nil.

g = 1 - создаем глобальную переменную g со значением 1

g = nil - удаляем глобальную переменную g

MsgBox(tostring (g)) --> nil

Все глобальные переменные являются полями обычной таблицы, называемой глобальным окружением. Эта таблица доступна через глобальную переменную _G. Поскольку полями глобального окружения являются все глобальные переменные (включая саму _G), то _G._G == _G.

Локальные переменные Lua

Любые локальные переменные должны быть объявлены явно с использованием ключевого слова local. Объявить локальную переменную можно в любом месте скрипта. Объявление может включать в себя присваивание переменной начального значения. Если значение не присвоено, переменная содержит nil.

local a - объявляем локальную переменную a

local b = 1 - объявляем локальную переменную b, присваиваем ей значение 1

local c, d = 2, 3 - объявляем локальные переменные c и d, присваиваем им значения 2 и 3

Область видимости локальной переменной начинается после объявления и продолжается до конца блока.

Примечание

Областью видимости переменной называется участок кода программы, в пределах которого можно получить доступ к значению, хранящемуся в данной переменной.

Под блоком понимается:

тело управляющей конструкции (if-then, else, for, while, repeat);

тело функции;

фрагмент кода, заключённый в ключевые слова do...end.

Если локальная переменная определена вне какого-либо блока, её область видимости распространяется до конца скрипта.

local i = 1 - переменная i локальна в пределах скрипта

while i <= a do - цикл от 1 до 5

local a = i^2 - переменная а локальна внутри цикла while

MsgBox(a) --> 1, 4, 9, 16, 25

MsgBox(a) -->

if i > 5 then

local a - переменная а локальна внутри then

MsgBox(a) --> 10

MsgBox(a) --> 5 (здесь обращение к глобальной a)

local a = 20 - переменная а локальна внутри do-end

MsgBox(a) --> 20

MsgBox(a) --> 5 (здесь обращение к глобальной a)

Обратите внимание

Когда возможно, рекомендуется использовать локальные переменные вместо глобальных. Это позволит избежать «засорения» глобального пространства имён и обеспечит лучшую производительность (поскольку доступ к локальным переменным в Lua выполняется несколько быстрее, чем к глобальным).

Типы данных Lua

Какие типы данных поддерживает язык Lua?

Lua поддерживает следующие типы данных:

1. Nil (ничего). Соответствует отсутствию у переменной значения. Этот тип представлен единственным значением - nil.

2. Boolean (логический). К данному типу относятся значения false (ложь) и true (истина).

При выполнении логических операций значение nil рассматривается как false. Все остальные значения, включая число 0 и пустую строку, рассматриваются как true.

3. Number (числовой). Служит для представления числовых значений.

В числовых константах можно указывать необязательную дробную часть и необязательный десятичный порядок, задаваемый символами «e» или «E». Целочисленные числовые константы можно задавать в шестнадцатеричной системе, используя префикс 0x.

Примеры допустимых числовых констант: 3, 3.0, 3.1415926, 314.16e-2, 0xff.

4. String (строковый). Служит для представления строк.

Строковые значения задаются в виде последовательности символов, заключённой в одинарные или двойные кавычки:

a = «это строка»

b = "это вторая строка"

Строки, заключённые в двойные кавычки, могут интерпретировать C-подобные управляющие последовательности (escape-последовательности), начинающиеся с символа «\» (обратный слэш):

\b (пробел),

\n (перевод строки),

\r (возврат каретки);

\t (горизонтальная табуляция),

\\ (обратный слеш);

\"" (двойная кавычка);

\" (одинарная кавычка).

Обратите внимание

Символ в строке также может быть представлен своим кодом с помощью escape-последовательности:

где ddd - последовательность из не более чем трёх цифр.

Кроме кавычек для определения строки могут также использоваться двойные квадратные скобки:

Определение строки с помощью двойных квадратных скобок позволяет игнорировать все escape-последовательности, т. е. строка создаётся полностью так, как описана:

local a = [] в Lua]=]

Будет срока: «определение строки [] в Lua»

5. Function (функция). Функции в Lua могут быть записаны в переменные, переданы как параметры в другие функции ивозвращены как результат выполнения функций.

6. Table (таблица). Таблица представляет собой набор пар «ключ» - «значение», которые называют полями илиэлементами таблицы. Как ключи, так и значения полей таблицы могут иметь любой тип, за исключением nil. Таблицы не имеют фиксированного размера: в любой момент времени в них можно добавить произвольное число элементов.

Подробнее - в статье «Создание таблиц в Lua»

7. Userdata (пользовательские данные). Является особым типом данных. Значения этого типа не могут быть созданы или изменены непосредственно в Lua-скрипте.

Userdata используется для представления новых типов, созданных в вызывающей скрипт программе или в библиотеках, написанных на языке С. Например, библиотеки расширений Lua для «CronosPRO» используют этот тип для представления таких объектов, как:

банки данных (класс Bank);

базы данных (класс Base);

записи (класс Record) и т. п.

8. Thread (поток). Соответствует потоку выполнения. Эти потоки никаким образом не связаны с операционной системой и поддерживаются исключительно средствами самого Lua.

Как в Lua задать тип переменной?

Lua не предусматривает явного задания типа переменной. Тип переменной устанавливается в момент присвоения переменной значения. Любой переменной может быть присвоено значение любого типа (вне зависимости от того, значение какого типа она содержала ранее).

a = 123 - переменная a имеет тип number

a = «123» - теперь переменная a имеет тип string

a = true - теперь переменная a имеет тип boolean

a = {} - теперь переменная a имеет тип table

Обратите внимание

Переменные типа table, function, thread и userdata не содержат самих данных, а хранят ссылки на соответствующие объекты. При присваивании, передачи в функцию в качестве аргумента и возвращении из функции в качестве результата копирования объектов не происходит, копируются только ссылки на них.

a = {} - создаем таблицу. В переменную a помещается ссылка на таблицу

b = a - переменная b ссылается на ту же таблицу, что и a

a = 10 - элементу таблицы с индексом 1 присвоено значение 10

MsgBox(b) --> "10"

MsgBox(a) --> "20"

Остальные данные являются непосредственными значениями.

MsgBox(a) --> "20"

MsgBox(b) --> "10"

Как в Lua получить тип переменной?

Тип значения, сохранённого в переменной, можно выяснить при помощи стандартной функции type. Эта функция возвращает строку, содержащую название типа («nil», «number», «string», «boolean», «table», «function», «thread», «userdata»).

t = type («это строка») - t равно «string»

t = type (123) - t равно «number»

t = type (type) - t равно «function»

t = type (true) - t равно «boolean»

t = type (nil) - t равно «nil»

t = type (CroApp.GetBank()) - t равно «userdata»

Как в Lua преобразовать тип переменной?

Lua при необходимости автоматически преобразует числа в строки и наоборот. Например, если строковое значение является операндом в арифметической операции, оно преобразуется в число. Аналогично числовое значение, встретившееся в том месте, где ожидается строковое, будет преобразовано в строку.

a = «10» + 2 - a равно 12

a = «10» + 2 - a равно «10 + 2»

a = "-5.3e-10"*«2» - a равно -1.06e-09

a = «строка» + 2 - Ошибка! Невозможно преобразовать «строка» в число

Значение любого типа можно явным образом преобразовать в строку с помощью стандартной функции tostring.

a = tostring (10) - a равно «10»

a = tostring (true) - a равно «true»

a = tostring (nil) - a равно «nil»

a = tostring ({ = «это поле 1»}) - a равно «table: 06DB1058»

Из предыдущего примера видно, что содержимое таблиц функцией tostring не преобразуется. Выполнить такое преобразование можно с помощью функции render.

a = render (10) - a равно «10»

a = render (true) - a равно «true»

a = render (nil) - a равно «nil»

a = render ({ = «это поле 1»}) - a равно "{ = «это поле 1»}"

Для явного преобразования значения в число можно использовать стандартную функцию tonumber. Если значение является строкой, которую можно преобразовать в число (или уже является числом), функция возвращает результат преобразования, в противном случае возвращает nil.

a = tonumber («10») - a равно «10»

a = tonumber («10»..".5") - a равно 10.5

a = tonumber (true) - a равно «nil»

a = tonumber (nil) - a равно «nil»

Расстановка комментариев в Lua

Комментарий в Lua начинается двумя знаками «минус» (--) и продолжается до конца строки.

local a = 1 - однострочный комментарий

Если непосредственно после символов «--» идут две открывающие квадратные скобки ([[), комментарий являетсямногострочным и продолжается до двух закрывающих квадратных скобок (]]).

local a = 1 - [[ многострочный

комментарий ]]

Двойные скобки в комментариях могут быть вложенными. Для того чтобы их не перепутать, между скобками вставляется знак равенства (=):

local a = [[Компания «Кронос»]] - [=[

local a = [[Компания «Кронос»]]

Количество символов «=» определяет вложенность:

local a = [=[определение некоторой строки [] в языке Lua]=] --[==[

local a = [=[определение некоторой строки [] в языке Lua]=]

Операции, применяемые в Lua

В выражениях, написанных на Lua, могут применяться следующие виды операций:

1. Арифметические операции.

Lua поддерживает следующие арифметические операции:

+ (сложение);

- (вычитание);

* (умножение);

/ (деление);

^ (возведение в степень);

% (остаток от деления).

Обратите внимание

Арифметические операции применимы как к числам, так и к строкам, которые в этом случае преобразуются в числа.

2. Операции сравнения.

В Lua допустимы следующие операции сравнения величин:

== (равно);

~= (не равно);

< (меньше);

> (больше);

<= (меньше или равно);

>= (больше или равно).

Обратите внимание

Операции сравнения всегда возвращают логическое значение true или false.

Правила преобразования чисел в строки (и наоборот) при сравнениях не работают, т. е. выражение «0» == 0 даёт в результате false.

3. Логические операции.

К логическим операциям относятся:

and (логическое И).

Операция and возвращает свой первый операнд, если он имеет значение false или nil. В противном случае, операция возвращает второй операнд (причём этот операнд может быть произвольного типа).

a = (nil and 5) - a равно nil

a == (false and 5) - a равно false

a == (4 and 5) - a равно 5

or (логическое ИЛИ).

Операция or возвращает первый операнд, если он не false и не nil, иначе он возвращает второй операнд.

a == (4 or 5) - a равно 4

a == (false or 5) - a равно 5

Обратите внимание

Логические операции and и or могут возвращать значения любых типов.

Логические операции and и or вычисляют значение второго операнда только в том случае, если его нужно вернуть. Если этого не требуется, второй операнд не вычисляется. Например:

a == (4 or f()) - вызова функции f() не произойдет

not (логическое НЕ).

Операция not всегда возвращает true или false.

4. Операция конкатенации.

Для конкатенации (объединения) строк служит операция… (две точки).

a = «Кронос».."-"..«Информ» - переменная a получит значение «Кронос-Информ»

Обратите внимание

Если один или оба операнда являются числами, выполняется их преобразование в строки.

a = 0..1 - переменная a получит значение «01»

5. Операция получения длины.

В Lua определена операция длины #, которую можно использовать для получения длины строки.

a = «строка»

len = #a - len равно 6

len = #«ещё строка» - len равно 10

Обратите внимание

С помощью операции # можно также узнать максимальный индекс (или размер) массива. Подробнее - в статье «Работа с массивами в Lua» .

Приоритет операций в Lua

В языке Lua выполнение операций осуществляется в соответствии со следующим приоритетом (в порядке убывания):

2. not # - (унарный)

6. < > <= >= ~= ==

Вызов скриптов из форм

С каждой формой (включая вложенные формы) связан отдельный скрипт, который обычно содержит функции, выполняющие обработку событий формы и её элементов.

Когда форма запускается, её скрипт загружается в глобальное окружение. При возникновении события формы или её элемента система вызывает сопоставленную этому событию функцию-обработчик.

Необходимо отметить, что скрипт формы, хотя и не содержит вызова функции module, фактически является модулем. Это означает, что переменные, объявленные в скрипте формы без ключевого слова local, не выносятся в глобальное окружение и доступны только внутри этого скрипта. Если необходимо сделать какое-либо значение доступным для скриптов других форм, его следует явным образом определить в глобальной таблице _G:

local a = _G.var

Блоки операторов (инструкций)

К основным операторам Lua относятся:

присваивание;

условный оператор;

операторы для организации циклов.

Группа операторов может быть объединена в блок (составной оператор) при помощи конструкции do… end.

do - начало блока

<оператор1> - тело блока

<оператор2>

<операторN>

end - конец блока

Блок открывает новую область видимости, в которой можно определять локальные переменные.

a = 5 - глобальная переменная a

local a = 20 - внутри do-end определяется локальная переменная а

MsgBox(a) --> 20

MsgBox(a) --> 5 (здесь обращение уже к глобальной a)

Оператор присваивания в Lua

Присваивание изменяет значение переменной или поля таблицы. В простейшем виде присваивание может выглядеть так:

a = 1 - переменной a присвоено значение 1

a = b + c - переменной a присвоена сумма значений переменных b и с

a = f(x) - переменной a присвоено значение, возвращённое функцией f(x)

В Lua допускается так называемое множественное присваивание, когда несколько переменных, находящихся слева от оператора присваивания, получают значения нескольких выражений, записанных справа от оператора присваивания:

a, b = 1, 5*c - a равно 1; b равно 5*c

Если переменных больше чем значений, «лишним» переменным присваивается nil.

a, b, c = 1, 2 - a равно 1; b равно 2; c равно nil

Если значений больше чем переменных, «лишние» значения игнорируются.

a, b = 1, 2, 3 - a равно 1; b равно 2; значение 3 не использовано

Множественное присваивание можно использовать для обмена значениями между переменными:

a = 10; b = 20 - a равно 10, b равно 20

a, b = b, a - теперь a равно 20, b равно 10

Условный оператор (if) в Lua

Оператор if проверяет истинность заданного условия. Если условие является истинным, выполняется часть кода, следующая за ключевым словом then (секция then). В противном случае, выполняется код, следующий за ключевым словом else (секция else).

if a > b then

return a - если a больше b, вернуть a

return b - в противном случае - вернуть b

Секция else является необязательной.

if a < 0 then

a = 0 - если a меньше 0, присвоить a значение 0

Вместо вложенных операторов if можно использовать конструкцию elseif. Например, приведенный код:

будет проще для восприятия, если заменить его следующим:

return «Иван» - если a равно 1

elseif a == 2 then

return «Петр» - если a равно 2

elseif a == 3 then

return «Сергей» - если a равно 3

return «Нет такого игрока» - если a - ни одно из перечисленных

Цикл с предусловием (while) в Lua

Оператор while предназначен для организации циклов с предусловием и имеет следующий вид:

while do

… - тело цикла

Перед каждой итерацией цикла проверяется условие :

если условие ложно, цикл завершается и управление передаётся первому оператору, следующему за оператором while;

если условие истинно, выполняется тело цикла, после чего все действия повторяются.

while i > 0 do - цикл от 10 до 1

t[i] = «поле »..i

a = {3, 5, 8, -6, 5}

while i > 0 do - ищем в массиве отрицательное значение

if a[i] < 0 then break end - если найдено, прерываем цикл

i = i - 1 - иначе переходим к следующему элементу

if i > 0 then

MsgBox («Индекс отрицательного значения: »..i)

MsgBox («Массив не содержит отрицательных значений»)

Примечание

Цикл с постусловием (repeat) в Lua

Оператор repeat предназначен для организации циклов с постусловием и имеет следующий вид:

… - тело цикла

until

Тело цикла выполняется до тех пор, пока условие не станет истинным. Проверка условия осуществляется после выполнения тела цикла, поэтому в любом случае тело цикла выполнится хотя бы один раз.

Суммируем значения массива a, пока сумма не превысит 10

a = {3, 2, 5, 7, 9}

sum = sum + a[i]

until sum > 10

MsgBox («Сложено »..i.." элементов. Сумма равна "..sum)

Для выхода из цикла до его завершения можно использовать оператор break.

Примечание

Подробнее об особенностях использования оператора break - в статье «Операторы break и return»

Циклы с оператором for в Lua

Оператор for предназначен для организации циклов и допускает две формы записи:

простую (числовой for);

расширенную (универсальный for).

Простая форма оператора for

Простая форма оператора for имеет следующий вид:

for var = exp1, exp2, exp3 do

… - тело цикла

Тело цикла выполняется для каждого значения переменной цикла (счётчика) var в интервале от exp1 до exp2, с шагом exp3.

Примечание

Шаг может не задаваться. В этом случае он принимается равным 1.

for i = 1, 10 do - цикл от 1 до 10 с шагом 1

MsgBox («i равно »..i)

for i = 10, 1, -1 do - цикл от 10 до 1 с шагом -1

MsgBox («i равно »..i)

Обратите внимание

Выражения exp1, exp2 и exp3 вычисляются всего один раз, перед началом цикла. Так, в примере ниже, функция f(x) будет вызвана для вычисления верхнего предела цикла только один раз:

for i = 1, f(x) do - цикл от 1 до значения, возвращенного функцией f()

MsgBox («i равно »..i)

Переменная цикла является локальной для оператора цикла и по его окончании не определена.

for i = 1, 10 do - цикл от 1 до значения, возвращенного функцией f()

MsgBox («i равно »..i)

MsgBox («После выхода из цикла i равно »..i) - Неверно! i равно nil

Обратите внимание

Значение переменной цикла нельзя изменять внутри цикла: последствия такого изменения непредсказуемы.

Для выхода из цикла до его завершения используется оператор break.

a = {3, 5, 8, -6, 5}

for i = 1,#a do - ищем в массиве отрицательное значение

if a[i] < 0 then - если найдено...

index = i - сохраняем индекс найденного значения...

break - и прерываем цикл

MsgBox («Индекс отрицательного значения: »..index)

Примечание

Подробнее об особенностях использования оператора break - в статье «Операторы break и return»)

Lua (от португальского «луна») - интерпретируемый язык программирования, разработанный Computer Graphics Technology Group of Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro in Brazil. является свободно распространяемым, с открытыми исходными текстами на языке Си. По своим возможностям и реализации он ближе всего к JavaScript, но , с моей точки зрения, более гибок и имеет более широкие возможности. Несмотря на то, что Lua не имеет таких понятий, как “класс” или “объект”, на его базе вполне возможно построение ООП-программ на базе метатаблиц, которые также позволяют реализовать, например, перегрузку операций.

В этом уроке я хочу дать вам немного самых общих сведений об этом языке, а в следующих уроках покажу вам на практике как можно применять язык Lua для решения задач программирования игр.

История Lua

Как я сказал выше, Луа был разработан одним из подразделений Католического университета Рио-де-Жанейро. Произошло это аж в далёком 1993 году. Но с того момента активно развивался и периодически выходили новые версии Lua – он становился удобнее, быстрее, функциональнее. В данный момент стабильной версией Lua является 5.1, однако уже доступна alpha-версия 5.2.

Типы Lua

В Lua насчитывается восемь основных типов данных:

• nil (неопределенный)
• boolean (логический)
• number (числовой)
• string (строковый)
• function (функция)
• userdata (пользовательские данные)
• thread (поток)
• table (таблица)

Lua это язык с динамическим определением типов данных. Любая переменная в Lua может содержать значения любого типа из вышеперечисленных. Все значения в Lua могут храниться в переменных, использоваться в качестве аргументов при вызове функций и возвращаться в виде результата исполнения функции.

Таблицы Lua

Таблицы являются наиболее важным типом данных в Lua – именно таблицы являются основой для хранения и использования пользовательских типов данных: структуры, массивы, списки, множества и т.д. реализуются в Lua именно через таблицы. Таблица в Луа представляет собой набор пар [Ключ, Значение], где в качестве ключа может быть значение любого типа, кроме nil.

Устройство Lua

Как и многие интерпретируемые языки программирования, реализация Lua имеет отдельный компилятор исходного в исполняемый байт-код и виртуальную машину для исполнения сгенерированного байт-кода. В случае Lua байт-код представляет из себя не машинные команды, а команды “виртуального процессора Lua” с несколькими регистрами, что повышает эффективность исполнения. В виртуальной машине Lua используется так же и принцип сборки мусора (аналогично Java или.NET), который позволяет программисту не заботиться о выделении/удалении памяти – этим занимается сам интерпретатор.

Для критичных задач, имеется компилятор Lua: , который позволяет получить более быстрый код.

Где используется Lua

Lua, за долгие годы его существования и развития, завоевал сердца многих разработчиков ПО и в наше время он используется в самых разнообразных областях программирования: в скриптинге компьютерных игр (Crysis, Far Cry, Diablo 3, S.T.A.L.K.E.R.), на серверах MMO-игр (World of Warcraft, Аллоды Онлайн), в пакетах графики (например, в Adobe Photoshop Lightroom), в игровых движках и конструкторах игр (INSTEAD), для программирования GUI некоторых приложений (тот же самый Photoshop Lightroom) и во многих других задачах.

Документация по Lua

Вообще, документации, как и примеров использования, в сети достаточно много. Потому я не буду особо углубляться в эту тему. Скажу лишь, что могу посоветовать вам почитать