高速掌握Lua 5.3 —— I/O库 (1)

Q：什么是”Simple Model”？

A：全部的文件操作都基于一个默认的输入文件和一个默认的输出文件。这就意味着同一时间对于输入和输出来说，仅仅可操作一个文件（默认的文件）。

默认的输入文件初始化是stdin，默认的输出文件初始化是stdout，

-- "a.lua"文件里：
--[[ "io.read()"从"io.input()"所指定的默认输入文件里读；
     "io.write()"向"io.output()"所指定的默认输出文件里写。

     由于默认输入文件初始化是"stdin"；默认的输出文件初始化是"stdout"，
     所以"io.read()"从"stdin"读；"io.write()"向"stdout"写。]]
io.write(io.read())
--[[ result: 
     > lua a.lua
     Hello World!
     Hello World!]]

io.read()和io.write()都能够接收多个參数。

-- "a.lua"文件里：
io.write(io.read(), " and", " The Complete I/O Model.")
--[[ result: 
     > lua a.lua
     The Simple I/O Model
     The Simple I/O Model and The Complete I/O Model.]]

io.input()和io.output()能够更改相应的默认文件。

-- "file1.txt"文件里：
Hello World!
-- "a.lua"文件里：
local temp_input = io.input()    -- 保存原先的默认输入文件（此时是"stdin"）。
local temp_output = io.output()    -- 保存原先的默认输出文件（此时是"stdout"）。
io.input("file1.txt")    -- 指定默认的输入文件为"file1.txt"。
io.output("file2.txt")    -- 指定默认的输出文件为"file2.txt"。
io.write(io.read())
io.input():close()    -- 关闭"file1.txt"。
io.output():close()    -- 关闭"file2.txt"。
io.input(temp_input)    -- 恢复原先的默认输入文件。

io.output(temp_output)    -- 恢复原先的默认输出文件。
--[[ result: 
     > lua a.lua
     > cat file2.txt
     Hello World!]]

Q：print()与io.write()有什么差别？

A：
1、print()在打印其每一个參数之间添加 ，且最后添加 。而io.write()均不会。

print("hello", "Lua")
print("Hi")
--[[ result: 
     hello    Lua
     Hi]]
io.write("hello", "Lua")
io.write("Hi", "
")
--> helloLuaHi

2、io.write()向io.output()指定的文件里写（初始值是stdout）。而print()总向stdout写。

-- "a.lua"文件里：
local temp = io.output()
io.output("file3.txt")
io.write("Hello")
print(" World")
io.output():close()
io.output(temp)
--[[ result: 
     "file3.txt"文件里：
     Hello
     "stdout"：
      World]]

3、print()对于不能被直接打印的对象会自己主动调用tostring()转换。而io.write()不会。

t = {}
print(t)    --> table: 0x1ca9aa0
io.write(t)    --> error

Q：io.read()的參数？

A：

-- "file1.txt"文件里：
line1
line2
line3

-- "data.txt"文件里：
6.0       -3.23     15e12
4.3       234       1000001

1、*a从当前的文件读取位置读取到文件尾，假设文件为空或者已在文件尾，则返回空串，

local temp = io.input()
io.input("file1.txt")
io.write(io.read("*a"))
io.input():close()
io.input(temp)
--[[ result: 
     line1
     line2
     line3]]

2、*l从当前的文件读取位置读取到行尾，不包括结尾的 。*L与*l功能同样，但包括行尾的 。假设文件为空或者已在文件尾，则返回nil。

local temp = io.input()
io.input("file1.txt")
str = ""
local i = 1
while true do
    local s
    if i == 2 then 
        s = io.read("*L")
    else
        s = io.read("*l")    -- "io.read()"不指定參数时。默认使用"*l"參数。
    end
    if s == nil then break end    -- 当文件读取完时，返回"nil"。

    str = str .. s
    i = i + 1
end
io.write(str)
--[[ result: 
     line1line2
     line3]]
io.input():close()
io.input(temp)

3、*n从当前的文件读取位置读取一个数值。io.read("*n")返回数值，而不是字符串。

当须要从一个文件里读取大量数字时，数字间的字符串为空格能够显著提高执行性能。io.read("*n")会跳过两个可被识别数字之间的随意空格。假设在当前位置找不到一个数字（由于格式不正确，或者是到了文件的结尾）。则返回nil。

-- 打印文件每一行中最大的数字。
local temp = io.input()
io.input("data.txt")
while true do
    local n1, n2, n3 = io.read("*n", "*n", "*n")
    if not n1 then break end
    print(math.max(n1, n2, n3))
end
io.input():close()
io.input(temp)
--[[ result: 
     15000000000000.0
     1000001]]

4、io.read(num)能够指定一个数字，lua将尽可能读取”num”个字符（假设不够则能读多少读多少），假设文件为空或者已读取到文件尾则返回nil。

local temp = io.input()
io.input("data.txt")
io.write(io.read(3))    -- 读取3个字符。
print()
-- 读取100个字符。
但实际没有那么多。所以能读取多少读多少。
io.write(io.read(100))
io.input():close()
io.input(temp)
--[[ result: 
     6.0
            -3.23     15e12
     4.3       234       1000001]]

Q：其它的”Simple Model”模式的库函数？

A：

--[[ io.tmpfile()
     以"w+"的模式打开一个暂时文件，并返回其文件句柄。
     当程序执行结束时，该文件会被自己主动删除。
]]
local f = io.tmpfile()
f:write("123")
f:seek("set", 0)    -- 将文件的当前读取位置定位到文件头。
print(f:read())    -- 123
f:close()

--[[ io.type(obj)
     检查"obj"是否为有效的文件句柄。
函数返回例如以下：
     "file": 假设"obj"是一个被打开的文件句柄。
     "closed file": 假设"obj"是一个被关闭的文件句柄。
     nil: 假设"obj"不是一个有效的文件句柄。
]]
print(io.type(f))    -- nil
f = io.tmpfile()
print(io.type(f))    -- file
f:close()
print(io.type(f))    -- closed file

附加：

1、io.input()和io.output()在出错时均会报错。假设想控制错误。请使用”Complete model”下的io.open()。
2、向io.write()传递的数字參数会被自己主动转换为字符串。

假设想全然控制转换，最好使用string.format()。

io.write("sin(3) = ", math.sin(3), "
")
--> sin(3) = 0.14112000805987
io.write(string.format("sin(3) = %.4f
", math.sin(3)))
--> sin(3) = 0.1411

3、避免写io.write(a..b..c)这种代码。io.write(a, b, c)能够完成同样的工作，同一时候避免了..操作符复制字符串所耗费的内存资源。
4、当文件为空，或者文件当前的读取位置在文件尾时，io.read("*a")会返回空字符串，而io.read("*l")、io.read("*L")、io.read("*n")和io.read(num)都会返回nil。
5、假设想要逐行的读取文件，相比io.read("*l")。更好的选择是io.lines()。io.lines()能够指定想要读取的文件。而且能够指定多个，依次的按行读取这些文件。

同一时候在读取完成后。io.lines()会自己主动关闭文件。

-- 为文件的每一行添加行号。
-- "file1.txt"文件里。
line1
line2
line3
-- "a.lua"文件里。

local count = 1
for line in io.lines("file1.txt") do
    io.write(string.format("%6d ", count), line, "
")
    count = count + 1
end
--[[ result: 
     > lua a.lua
          1 line1
          2 line2
          3 line3]]

然而假设io.lines()不带參数，则与io.read()的功能同样，同一时候在读取完成后不会关闭文件。
6、假设对于文件须要逐块的操作。但终于会操作整个文件。

那么最好使用io.read("*a")读取整个文件，然后使用string.gmatch()分解出须要操作的块。

-- 上面打印文件每一行中最大的数字的样例。
-- 须要处理的块。一个或多个非空格加上一个或多个空格……
local block = "(%S+)%s+(%S+)%s+(%S+)%s+"
--[[ "string.gmatch()"返回的结果是字符串形式的，
     假设直接传递给"math.max()"会依照字符串形式比較大小，
     所以须要使用"tonumber()"转换为数字。]]
for n1, n2, n3 in string.gmatch(io.read("*a"), block) do
    print(math.max(tonumber(n1), tonumber(n2), tonumber(n3)))
end

省去了多次读文件的操作。效率会更高。
7、在Lua中复制文件的高效的方式，

local size = 2^13    -- good buffer size (8K)
while true do
    local block = io.read(size)
    if not block then break end
    io.write(block)
end

8、io.read(0)測试是否到了文件尾。假设未到，则返回空字符串，假设到了则返回nil。