Lua迭代器

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定义迭代器

迭代器虽然定义时较为复杂,但使用迭代器很简单,它简化了遍历元素的方式,因此它开头难,后面简单。

在lua中,迭代器通过函数来实现,每次调用函数返回一个元素,直到没有元素时返回nil。

因为迭代时要保存一些中间状态,比如迭代到了哪个位置,所以一般采用闭包作为迭代函数,闭包可以保存中间状态。

因为迭代器是一个闭包,所以还需要一个工厂函数来创建闭包。

例如,下面的迭代器是迭代一个序列中的value:

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function values(tab)
local i = 0
return function() i = i + 1; return tab[i] end
end

每次调用values()将返回一个闭包,即一个独立的迭代器。

可以在循环中不断迭代,比如while循环中:

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t = {10,20,30,40}
local iter = values(t) --> 返回一个闭包,即迭代器
while true do
local v = iter()
if v == nil then break end --> 不建议if not v then...
print(v)
end

还可以使用更方便的泛型for进行迭代:

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t = {10,20,30,40}
for v in vaules(t) do
print(v)
end

泛型for会在内部保存工厂函数values()创建的迭代函数,并且每次迭代时自动调用该迭代函数,同时将迭代函数的返回结果保存在控制控制变量v中,当迭代函数返回nil时,for将自动结束循环。

Lua泛型for的工作原理

对于如下泛型for迭代语句:

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for var_list in expr_list do
code_block
end

其中var_list是控制变量列表,expr_list是一个表达式列表,通常表达式列表是单个元素,即迭代器工厂函数,它会返回迭代器。

泛型for首先会进行初始化操作,即解析in后面的expr_list,for要求expr_list要返回三个值:

  • 迭代器函数
  • 不可变状态
  • 控制变量的初始值

for会在内部保存这三个返回值,如果expr_list的返回值数量不符合for的要求,则会自动进行调整。比如多出的返回值会丢弃,缺少的返回值会以nil补充。所以,如果expr_list只返回一个值,则不可变状态和控制变量的初始值都为nil。

即:

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local _f, _s, _i = expr_list

然后,for将不可变状态和控制变量初始值作为迭代函数的参数进行调用,并将迭代函数的返回值保存在控制变量中。即将后两个返回值作为参数调用迭代函数:

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local var1, var2,... = _f(_s,_i)

当某次迭代中遇到第一个控制变量var1的值为nil,则终止迭代。

所以,for的整个工作过程类似如下代码:

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do
local _f, _s, _i = expr_list
while true do
local var1, var2, var3 ...= _f(_s, _i)
_i = var1
if _i == nil then break end
<CODE_BLOCK>
end
end

例如,按照泛型for的工作方式,实现一个ipairs():

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

function ipairs(t)
return iter, t, 0
end

思路:

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local function iter(t, i)
return i, t[i]
end

function ipairs(t)
return iter, t, 0
end

然后再补充iter()的逻辑,递增索引元素,并判断是否还有元素。

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

当没有元素时,虽然不会在if中进行return,但iter()函数隐式地返回nil并赋值给控制变量i,于是终止迭代。

再比如用泛型for迭代一个链表list,假设该链表有一个next的字段指向下一个节点。那么可编写下面的代码来迭代链表:

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local function getnext(list, node)
if not node then
return list
else
return node.next
end
end

function traverse_list(list)
return getnext, list, nil
end
文章作者: 骏马金龙
文章链接: http://www.junmajinlong.com/lua/lua_iterator/
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