Lua 基本语法

Lua 是一种轻量、嵌入式脚本语言，设计简洁灵活，广泛应用于游戏开发（如《魔兽世界》、Roblox）、嵌入式系统和脚本扩展。以下是一个简明实用的 Lua 基本语法手册，涵盖核心语法、数据类型、控制结构、函数、表（Table）等，适合初学者快速上手。

---

1. Lua 概述

• 特点：
• 轻量：核心库小，适合嵌入式应用。
• 动态类型：变量无需声明类型。
• 基于表的强大数据结构：Table 是 Lua 的核心数据结构。
• 可扩展：支持 C/C++ 扩展和元表（metatable）自定义行为。
• 语法规则：
• 不区分大小写（但建议变量名区分大小写）。
• 语句无需分号（; 可选，建议省略）。
• 注释：
  • 单行：-- 注释
  • 多行：--[[ 注释 --]]

---

2. 数据类型

Lua 是动态类型语言，支持以下基本类型：

• nil：表示空值，类似于 null。

  local x = nil
  print(x) -- 输出: nil

• boolean：true 和 false。

  local flag = true
  print(flag) -- 输出: true

• number：表示浮点数（默认 64 位双精度，Lua 5.3+ 支持整数）。

  local num = 42
  print(num) -- 输出: 42

• string：字符串（不可变），支持单引号 ' 或双引号 "。

  local str = "Hello"
  print(str) -- 输出: Hello

• table：关联数组，类似字典或对象，Lua 的核心数据结构。

  local t = { name = "Alice", age = 25 }
  print(t.name) -- 输出: Alice

• function：函数是一等公民，可作为变量。

  local func = function() print("Hello") end
  func() -- 输出: Hello

• userdata：C 语言数据（用户自定义）。
• thread：用于协程（coroutine）。

检查类型：

print(type("Hello")) -- 输出: string
print(type(42))     -- 输出: number
print(type(nil))    -- 输出: nil

---

3. 变量

• 作用域：
• 全局变量：默认全局，任何地方可访问（不推荐）。
• 局部变量：使用 local 声明，作用域限于当前块。

  local x = 10 -- 局部变量
  y = 20       -- 全局变量
  print(x, y)  -- 输出: 10    20

• 命名规则：
• 字母、数字、下划线，不能以数字开头。
• 避免使用 Lua 关键字（如 if、for、function）。

---

4. 控制结构

4.1 条件语句（if）

local age = 18
if age >= 18 then
    print("Adult")
elseif age >= 13 then
    print("Teen")
else
    print("Child")
end

• 说明：
• 使用 then 开始条件块，end 结束。
• elseif 可选，else 可选。

4.2 循环语句

• while 循环：

  local i = 1
  while i <= 3 do
      print(i)
      i = i + 1
  end

输出：1 2 3

• repeat-until 循环：

  local i = 1
  repeat
      print(i)
      i = i + 1
  until i > 3

输出：1 2 3

• 说明：先执行再判断，类似于 do-while。
• for 循环：
• 数值型 for： lua for i = 1, 3 do print(i) end输出：1 2 3
  • 可指定步长：for i = 1, 5, 2 do（步长为 2）。
• 泛型 for（遍历表）：
  lua local t = { "a", "b", "c" } for i, v in ipairs(t) do print(i, v) end
  输出：
  1 a 2 b 3 c

4.3 break 和 return

• break：退出当前循环。
• return：从函数返回。

for i = 1, 5 do
    if i == 3 then
        break -- 退出循环
    end
    print(i)
end

输出：1 2

---

5. 函数

• 定义：

  function add(a, b)
      return a + b
  end
  print(add(2, 3)) -- 输出: 5

• 匿名函数：
  lua local func = function(x) return x * 2 end print(func(5)) -- 输出: 10
• 多返回值：

  function getInfo()
      return "Alice", 25
  end
  local name, age = getInfo()
  print(name, age) -- 输出: Alice    25

• 可变参数：

  function sum(...)
      local total = 0
      for _, v in ipairs({...}) do
          total = total + v
      end
      return total
  end
  print(sum(1, 2, 3, 4)) -- 输出: 10

---

6. 表（Table）

Table 是 Lua 的核心数据结构，兼具数组和字典功能。

• 创建：

  local t = { 1, 2, 3 } -- 数组风格
  local person = { name = "Alice", age = 25 } -- 字典风格

• 访问：
• 数组索引：t[1]（从 1 开始，区别于 C 的 0）。
• 字典键：person.name 或 person["name"]。

  print(t[1])         -- 输出: 1
  print(person.name)  -- 输出: Alice

• 修改：

  t[1] = 10
  person.age = 26

• 遍历：
• 数组：使用 ipairs（按索引顺序）。
• 字典：使用 pairs（遍历所有键值对）。

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

输出：

  name    Alice
  age     26

---

7. 运算符

• 算术：+, -, *, /, %, ^（幂）。

  print(5 + 3) -- 输出: 8
  print(2 ^ 3) -- 输出: 8

• 关系：==, ~=, <, >, <=, >=。
• 注意：~= 表示不等于（不同于 !=）。

  print(5 ~= 3) -- 输出: true

• 逻辑：and, or, not。

  print(true and false) -- 输出: false
  print(not true)      -- 输出: false

• 字符串连接：..。

  print("Hello" .. " World") -- 输出: Hello World

• 长度：#（用于表或字符串）。

  local t = {1, 2, 3}
  print(#t) -- 输出: 3
  print(#"Hello") -- 输出: 5

---

8. 模块

• 定义模块：

  -- mymodule.lua
  local M = {}
  function M.sayHello(name)
      return "Hello, " .. name
  end
  return M

• 使用模块：

  local mymodule = require("mymodule")
  print(mymodule.sayHello("Alice")) -- 输出: Hello, Alice

---

9. 高级特性

9.1 元表（Metatable）

• 用于自定义表的操作（如加法、索引）。

local t = setmetatable({}, {
    __add = function(t1, t2)
        return { value = t1.value + t2.value }
    end
})
t.value = 10
local t2 = { value = 20 }
local result = t + t2
print(result.value) -- 输出: 30

9.2 协程（Coroutine）

• 用于非抢占式多任务处理。

local co = coroutine.create(function()
    for i = 1, 3 do
        print("Coroutine:", i)
        coroutine.yield()
    end
end)
coroutine.resume(co) -- 输出: Coroutine: 1
coroutine.resume(co) -- 输出: Coroutine: 2
coroutine.resume(co) -- 输出: Coroutine: 3

---

10. 注意事项

• 索引从 1 开始：表的默认索引从 1 开始（与 C/C++ 不同）。
• 全局变量风险：避免过多全局变量，使用 local 提高性能和安全性。
• 弱类型：
• Lua 自动转换类型（如字符串和数字在某些操作中）。

  print("10" + 5) -- 输出: 15（字符串转为数字）

• 性能：
• Table 是核心数据结构，适合大多数场景。
• 频繁操作大表时注意性能，考虑 C 扩展。
• 调试：
• 使用 print 或 io.write 输出调试信息。
• Lua 调试器（如 LuaDebug）可用于复杂项目。
• 兼容性：
• Lua 5.1、5.2、5.3、5.4 有细微差异（如整数支持）。
• 嵌入式环境中检查 Lua 版本。

---

11. 常见示例

11.1 简单计算器

function calculator(a, b, op)
    if op == "+" then
        return a + b
    elseif op == "-" then
        return a - b
    else
        return "Invalid operator"
    end
end
print(calculator(5, 3, "+")) -- 输出: 8
print(calculator(5, 3, "-")) -- 输出: 2

11.2 表操作

local t = { name = "Alice", scores = { 90, 85, 88 } }
table.insert(t.scores, 95) -- 添加元素
print(table.concat(t.scores, ", ")) -- 输出: 90, 85, 88, 95
t.scores[1] = nil -- 删除元素（保留空位）
print(#t.scores) -- 输出: 4（长度仍为 4）

---

12. 总结

• 核心语法：
• 数据类型：nil, boolean, number, string, table, function 等。
• 控制结构：if, while, repeat, for。
• 函数：支持多返回值、可变参数。
• 表（Table）：数组和字典的统一实现。
• 推荐实践：
• 使用 local 定义变量，减少全局污染。
• 优先用 Table 组织复杂数据。
• 模块化编程，封装功能到模块。
• 适用场景：游戏开发、脚本扩展、嵌入式系统。
• 学习资源：
• 官方文档：https://www.lua.org/manual/
• Lua 教程：https://www.lua.org/pil/
• 实践：编写简单脚本（如计算器、配置文件解析）。

如果你需要更详细的示例（如元表实现、协程使用、结合 C 扩展）或针对特定场景的 Lua 代码，请告诉我！