[Lua] 迭代器 闭合函数 与 泛型for

首先看看一下闭合函数(closure)，见如下代码：

function newCounter()
    local i = 0　　　　　　　-- 非局部变量(non-local variable)
    return  function ()　　-- 闭合函数(closure)
                i = i + 1
                return i
            end
end

c1 = newCounter()
print(c1()) -- 1
print(c1()) -- 2

c2 = newCounter()
print(c2()) --1
print(c1()) --3
print(c2()) --2

闭合函数可以用来实现迭代器(iterator)（迭代器用来遍历集合，每调用一次函数，即返回集合中的下一个元素）。

例如：遍历一个table的时候，我们经常使用如下方式。

t = {'x', 'y', 'z'}
for k, v in ipairs(t) do
    print(k .. " " .. v)
end
-- 打印结果
-- 1 x
-- 2 y
-- 3 z

我们可以用while遍历集合，也可以用for，并且用for会容易很多，下面看一下for的语义：

-- A for statement like

     for var_1, ···, var_n in explist do block end
-- is equivalent to the code:

     do
       local f, s, var = explist
       while true do
         local var_1, ···, var_n = f(s, var)
         var = var_1
         if var == nil then break end
         block
       end
     end
-- Note the following:

-- explist is evaluated only once. Its results are an iterator function, a state, and an initial value for the first iterator variable.
-- f, s, and var are invisible variables. The names are here for explanatory purposes only.
-- You can use break to exit a for loop.
-- The loop variables var_i are local to the loop; you cannot use their values after the for ends. If you need these values, then assign them to other variables before breaking or exiting the loop.

注：

1 for做的第一件事就是对in后面的表达式求值，这些表达式应该返回3个值供for保存：迭代器函数（f）、恒定状态（s）、控制变量的初值（var），不足的值用nil补足。

2 在初始化之后，for会以恒定状态s和控制变量var来调用迭代函数f，然后for将迭代起的返回值赋予变量列表中的变量(var_1, var_2 ..., var_n)，其中var_1称为控制变量，当返回的var_1为nil时，循环终止。

下面是书中的Lua实现ipair的例子：

t3 = {"x", "y", "z"}

local function iter (a, i)
    i = i + 1
    local v = a[i]
    if v then
        return i, v　　　　-- 第一个返回值是控制变量
    end
end

function __ipairs (a)
    return iter, a, 0　　-- 3个值，迭代器、恒定状态、控制变量。 第一次是iter(a, 0)，之后则是iter(a, i)
end

for i, v in __ipairs(t3) do
    print(i .. " " .. v)
end

-- 输出结果：
-- 1 x
-- 2 y
-- 3 z

结合上面for的语义表达式，来分析上面这段代码，__ipairs是一个工厂，生产迭代器iter，迭代器的初始参数是a和0，即恒定状态（a）和控制变量（i），iter的返回值是控制变量i和返回值a[i]。

pairs与ipairs类似，但key是无序的，它的迭代器函数是 Lua中的一个基本函数next，在调用next(t, k)时，k是table t的一个key，此调用会以table中的任意次序返回一组值，而调用next(t, nil)时，返回table的第一组值。若没有下一组值的时候，next返回nil。

function pairs(t)
    return next, t, nil
end

也可以直接使用next：

for k, v in next, t do
    <loop body>
end