原创 Lua语法基础教程（下篇）

今天我们继续学习Lua语法基础教程，下篇。

九、函数

9.1 初识函数

函数是指一段在一起的、可以做某一件事儿的程序，也叫做子程序。

在前面的内容中，我们已经接触过了函数的调用，这个函数就是前面用到了很多次的print(...)。

调用函数只需要按下面的格式即可：

函数名(参数1,参数2,参数3,......)

为何要使用函数？因为很多事情都是重复性操作，我们使用函数，可以快速完成这些操作

下面我们举一个最简单的函数例子，这个函数没有传入参数、没有返回值

它实现了一个简单的功能，就是输出Hello world!：

这个函数名为hello，我们可以按下面的方法进行调用（执行）：

这行代码会输出Hello world!。

同时，在Lua中，函数也是一种变量类型，也就是说，hello实际上也是一个变量，里面存储的是一个函数，我们可以用下面的代码来理解：

因为函数只是个变量，你甚至在一开始可以这样声明hello函数：

下面你需要做一件简单的事情：

新建一个函数变量biu，使其执行后会打印biubiubiu这个字符串

新建一个函数变量pong，使其与biu指向的函数相同

9.2 local变量

之前我们创建的变量，都是全局变量，这种变量在代码运行周期从头到尾，都不会被销毁，而且随处都可调用。

但是当我们代码量增加，很多时候大量新建全局变量会导致内存激增，我们需要一种可以临时使用、并且可以自动销毁释放内存资源的变量，要怎么解决呢？

我们可以使用local标志来新建临时变量，使用local创建一个局部变量，与全局变量不同，局部变量只在被声明的那个代码块内有效。

参考下面的代码：

上面的代码中，n就是一个局部变量，它只在这个funcion中有效，并且函数运行完后会自动回收这部分的内存。

我们应该尽可能的使用局部变量，以方便lua虚拟机自动回收内存空间，同时减少资源占用提高运行速度。

下面请阅读以下代码，思考一下，正确的输出结果是什么：

9.3 函数参数

在前几章的使用中，我们知道函数是可以传入参数的，如print(123)

那么，我们如何编写可以传入参数的函数呢？可以按下面的模板来写

这里传入的参数，等价于在函数内部新建了一个local的变量，修改这些数据不会影响外部的数据（除了后面还没有讲到的table等类型）

举个例子，比如下面的函数，可以实现打印出两个传入值的和：

这段代码其实等价于：

下面问题来了，请设计一个函数p，可以按下面的调用方式来打印出物体的密度：

9.4 函数返回值

在前面的代码中，我们实现了一个函数，输入变量a、b，函数会自动输出两个数值的和。

但是一般来说，我们的需求远远不止这些，我们可能需要一个如下功能的函数：

执行函数，输入两个值，获取这两个值的和

如果还是按上面几节的内容，我们只会输出这个值，并不能把这个值传递给其他的变量进行后续使用，如何解决这个需求呢？

我们可以使用函数的返回值来实现这个需求，结合上面的需求，我们可以用下面的代码实现：

这里的return表示返回一个值，并且立刻结束这个函数的运行

同时，和输入值可以有多个一样，返回值也可以有多个

下面问题来了，请设计一个函数p，可以按下面的调用方式来返回出物体的密度，返回值为number类型：

9.5 判断三角形合法性2（自测题）

你需要使用前面几章的知识，来完成下面的题目

已知三个number类型的变量，分别代表三根木棒的长度

请判断，使用这三根木棒，是否可以组成一个三角形（两短边之和大于第三边）

请新建一个函数triangle，并可以用如下形式调用（如果可以组成，就返回true）：

9.6 返回多个值（自测题）

你需要使用前面几章的知识，来完成下面的题目

已知2个number类型的变量，分别代表一个长方体的长和宽

请计算这个长方形的周长和面积

请新建一个函数rectangle，并可以用如下形式调用：

十、table

10.1 认识数组

数组，使用一个变量名，存储一系列的值

很多语言中都有数组这个概念，在Lua中，我们可以使用table（表）来实现这个功能

在Lua中，table是一个一系列元素的集合，使用大括号进行表示，其中的元素之间以逗号分隔，类似下面的代码：

我们可以直接使用元素的下标，来访问、或者对该元素进行赋值操作。

在上面的table变量t中，第一个元素的下标是1，第二个是2，以此类推。

我们可以用变量名+中括号，中括号里加上下标，来访问或更改这个元素，如下面的例子：

以上就是table最简单的一个例子了，就是当作数组来用（注意，一般语言中的数组基本都为不可变长度，这里的table为可变长度）

下面你需要完成：

新建一个table，名为cards，存入1-10十个数字

将第3个元素与第7个元素交换

将第9个元素与第2个元素交换

增加第11个变量，值为23

10.2 简单table

上一节里，我们将table来表示数组，实际上，table中可以包括任意类型的数据

比如我们可以在table中放置number和string数据，类似下面的代码：

我们甚至能在里面放function变量

这些table访问每个元素的方式仍然是直接用下标，并且也能用下标来进行修改

下面你需要完成：

新建一个table，名为funcList，并实现以下功能

调用funcList[1](a,b)，返回a和b的乘积

调用funcList[2](a,b)，返回a减b的差

调用funcList[3](a)，返回a的相反数（-a）

10.3 table下标

在前两节，我们的table都只是一些简单的List（列表），每个元素的下标都是自动从1排列的

实际上，Lua中，下标可以直接在声明时进行指定，像下面这样：

下面你需要：

新建一个变量t，并按下面的格式声明

下标为1的元素，值为123（number）

下标为13的元素，值为"abc"（string）

下标为666的元素，值为"666"（string）

10.4 下标进阶

在上一节，我们学习了如何自定义下标，其实在Lua中，下标也可以是字符串，如下面的例子

可见，在使用string作为下标时，table的灵活性提升了一个数量级。

string作为下标时，也可以动态赋值：

下面你需要完成：

新建table变量t

下标为apple的元素，值为123（number）

下标为banana的元素，值为"abc"（string）

下标为1@1的元素，值为"666"（string）

10.5 table小测验

下面的代码，将会打印什么？

10.6 table小测验2

下面的代码，将会打印什么？

10.7 Lua全局变量与table

在前面我们知道了，在table中，可以直接用table名[下标]或table名.string下标来访问元素

实际上，在Lua中，所有的全局变量全部被存放在了一个大table中，这个table名为：_G

我们可以用下面的例子来示范：

现在，你明白为什么说万物基于table了吧？

你需要完成下面的任务：

已知有一个全局变量，名为@#$

请新建一个变量result

将@#$变量里的值赋值给result

10.8 table小测试3

请新建一个名为t的table，满足以下要求

t[10]可获得number类型数据100

t.num可获得number类型数据12

t.abc[3]可获得string类型数据abcd

t.a.b.c可获得number类型数据789

10.9 table.concat

table.concat (table [, sep [, i [, j ] ] ])

将元素是string或者number类型的table，每个元素连接起来变成字符串并返回。

可选参数sep，表示连接间隔符，默认为空。

i和j表示元素起始和结束的下标。

下面是例子：

请完成下面的任务：

已知table变量t，

将t中的结果全部连起来

间隔符使用,

并使用print打印出来

10.10 table删减

table.insert (table, [pos ,] value)

在（数组型）表 table 的 pos 索引位置插入 value，其它元素向后移动到空的地方。pos 的默认值是表的长度加一，即默认是插在表的最后。

table.remove (table [, pos])

在表 table 中删除索引为 pos（pos 只能是 number 型）的元素，并返回这个被删除的元素，它后面所有元素的索引值都会减一。pos 的默认值是表的长度，即默认是删除表的最后一个元素。

下面是例子：

请完成下面的任务：

已知table变量t，

去除t中的第一个元素

然后这时，在t的第三个元素前，加上一个number变量，值为810

十一、循环

11.1 while循环

在实际功能实现中，经常会遇到需要循环运行的代码，比如从1到100填充table数据，我们可以直接用循环语句来实现

我们首先来学习while这个循环语法，整体的格式如下：

下面举一个例子，我们计算从1加到100的结果：

上面的代码，就是当num≤100时，result不断地加num，并且num每次循环后自己加1

理解了上面的代码，我们来完成下面一个简单的任务吧：

已知两个number类型的变量min和max

请计算从min与max之间，所有3的倍数的和

打印出结果

11.2 for循环

for循环在某些程度上，和while循环很相似，但是for循环可以更加简洁地表达中间累积的量

我们首先来学习for这个循环语法，整体的格式如下：

其中，步长可以省略，默认为1

临时变量名可以直接在代码区域使用（但不可更改），每次循环会自动加步长值，并且在到达结束值后停止循环

下面举一个例子，我们计算从1加到100的结果：

上面的代码，就是当i≤100时，result不断地加i，并且i每次循环后增加1

理解了上面的代码，我们来完成下面一个简单的任务吧：

已知两个number类型的变量min和max

请计算从min与max之间，所有7的倍数的和

打印出结果

11.3 中断循环

前面我们学习了循环语句，有些时候循环运行到一半，我们不想再继续运行了，怎么办呢？

我们可以在一个循环体中使用break，来立即结束本次循环，继续运行下面的代码

比如像下面这样，计算1-100相加途中，小于100的最大的和：

可以看见，当发现和大于100后，代码立即把result的值还原到了加上当前数字之前的状态，并且调用break语句，立即退出了本次循环

在while中，我们也可以使用break:

我们在这里直接使用了死循环（因为while的继续运行判断依据始终为true），整体逻辑也和之前for的代码一致，当发现和大于100后，代码立即把result的值还原到了加上当前数字之前的状态，并且调用break语句，立即退出了本次循环

现在你需要完成一项任务：

请求出小于变量max的13的倍数的最大值（max大于0）

并将结果打印出来

本题理论上不用循环就能实现，但是为了练习一下技巧，请用for循环来实现

11.4 循环测试题1（自测题）

前面我们学习了循环语句，我们需要完成下面的任务

我们知道，print函数可以打印一行完整的输出

那么，已知变量a，请打印出下面的结果：

（a为大于0的整数，且需要输出a行数据，数据从1开始，每行与上一行的差为2）

做题区域：

11.5 循环测试题2（自测题）

我们需要完成下面的任务

那么，已知变量a，请打印出下面的结果：

（a为大于0的整数，且需要输出a行数据，第一行为一个，后面每行多一个）

做题区域：

11.6 循环测试题3（自测题）

我们需要完成下面的任务

那么，已知变量a，请打印出下面的结果：

（a为大于0的整数，且需要输出a行数据，按图示规律输出）

做题区域：

11.7 循环测试题4（自测题）

有一只猴子，第一天摘了若干个桃子 ，当即吃了一半，但还觉得不过瘾 ，就又多吃了一个。

第2天早上又将剩下的桃子吃掉一半，还是觉得不过瘾，就又多吃了两个。

以后每天早上都吃了前一天剩下的一半加天数个（例如，第5天吃了前一天剩下的一半加5个）。

到第n天早上再想吃的时候，就只剩下一个桃子了。

那么，已知变量a为最后一天的天数，请打印出第一天的桃子数。

如：a为5时，输出114

做题区域：

十二、详解string库

12.1 string.sub

接下来几节会讲解string库的各种接口

返回字符串 s 中，从索引 i 到索引 j 之间的子字符串。

i 可以为负数，表示倒数第几个字符。

当 j 缺省时，默认为 -1，也就是字符串 s 的最后位置。

当索引 i 在字符串 s 的位置在索引 j 的后面时，将返回一个空字符串。

下面是例子：

值得注意的是，我们可以使用冒号来简化语法，像下面这样：

请完成下面的任务：

已知字符串变量s，请分别打印出（每种一行）：

s从第4个字符开始，到最后的值

s从第1个字符开始，到倒数第3个字符的值

s从倒数第5个字符开始，到倒数第2个字符的值

12.2 string.rep

string.rep(s, n)

返回字符串 s 的 n 次拷贝。

示例代码：

print(string.rep("abc", 3))

--输出结果：

--abcabcabc

请完成下面的任务：

打印一行数据，数据内容为810个114514

12.3 string.len

string.len(s)

接收一个字符串，返回它的长度。

示例代码：

请完成下面的任务：

新建一个变量s，使数据内容为810个114514

并打印出字符串s的长度

12.4 大小写转换

string.lower(s)

接收一个字符串 s，返回一个把所有大写字母变成小写字母的字符串。

string.upper(s)

接收一个字符串 s，返回一个把所有小写字母变成大写字母的字符串。

示例代码：

请完成下面的任务：

已知一个变量s，打印出全是大写字母的s字符串

12.5 string.format

string.format(formatstring, ...)

按照格式化参数formatstring，返回后面...内容的格式化版本。

编写格式化字符串的规则与标准 c 语言中 printf 函数的规则基本相同：

它由常规文本和指示组成，这些指示控制了每个参数应放到格式化结果的什么位置，及如何放入它们。

一个指示由字符%加上一个字母组成，这些字母指定了如何格式化参数，例如d用于十进制数、x用于十六进制数、o用于八进制数、f用于浮点数、s用于字符串等。

示例代码：

请完成下面的任务：

已知一个变量n，为number类型整数

打印出n:连上n值的字符串

12.6 string的本质

这一节我们来讲解字符串的本质

字符串，是用来存储一串字符的，但是它的本质就是一串数字。如何用一串数字来代表一串字符呢？

在计算机中，每一个符号都对应着一个数字，但是在讲解这个知识之前，我们了解一下补充知识：

接下来，你需要了解，每一个符号都对应着一个数字，比如：

0对应着0x30、1对应着0x31 a对应着0x61、b对应着0x62 A对应着0x41、B对应着0x42

上面的编码规则，我们称之为ascii码，具体想了解可以打开下面的网址查看：http://ascii.911cha.com/

当然，1字节最大为0xff，即256，只能存下一部分符号，大部分的中文按某些编码，一个中文占用2或3个字节

计算机如何解析这些数据，我们不需要了解，当你知道了上面的知识后，你应该可以理解下面的描述：

同时，lua的字符串中可以保存任何数值，即使是0x00这种不代表任何含义的数，也可以保存

比如下面的描述：

下面你需要思考一个问题：一串字符串数据如下，它的实际内容是什么（指人能看见的字符串内容，如abcd）？

0x62,0x61,0x6e,0x61,0x6e,0x61

12.7 string.char

string.char (...)

接收 0 个或更多的整数（整数范围：0~255），返回这些整数所对应的 ASCII 码字符组成的字符串。当参数为空时，默认是一个 0。

如果上一章节有认真学习过了的话，这段话应该是很好理解的。实质上就是把计算机认识的一串数字，变成字符串变量，并且字符串内的数据就是要存的那串数据。

示例代码：

请完成下面的任务：

已知一个字符串的每个字符在数组t中按顺序排列

请根据t的值，打印出字符串内容（一行数据）

注：这个字符串存储的不一定是可见的字符

12.8 string.byte

string.byte(s [, i [, j ] ])

返回字符 s、s[i + 1]、s[i + 2]、······、s[j] 所对应的 ASCII 码。i 的默认值为 1，即第一个字节,j 的默认值为 i 。

这个函数功能刚好和前面的string.char相反，是提取字符串中实际的数值。

示例代码：

请完成下面的任务：

已知字符串s

请把s中代表的数据，全部相加，并打印出来

12.9 string.find

string.find(s, p [, init [, plain] ])

这个函数会在字符串s中，寻找匹配p字符串的数据。如果成功找到，那么会返回p字符串在s字符串中出现的开始位置和结束位置；如果没找到，那么就返回nil。

第三个参数init默认为1，表示从第几个字符开始匹配，当init为负数时，表示从s字符串的倒数第-init个字符处开始匹配。

第四个参数plain默认为false，当其为true时，只会把p看成一个字符串对待。

可能你会奇怪，第四个参数有什么存在的必要吗？p不是本来就应该是个字符串吗？ 实际上，lua中的匹配默认意义是正则匹配，同时，这里的正则与其它语言也有些许不同。

由于篇幅有限，本节和下面的几节涉及匹配内容时，均不会考虑正则的使用方法，Lua正则教程将会在最后几节单独详细地列出来。

第四个参数为true时，便不会使用正则功能。

示例代码：

请完成下面的任务：

已知字符串s，里面有很多相同的字符串

请找出字符串s中，所有字符串awsl的位置

使用print打印结果，结果一行一个

如字符串12awslawslaw，输出3和7

12.10 string.gsub

string.gsub(s, p, r [, n])

将目标字符串s中所有的子串p替换成字符串r。

可选参数n，表示限制替换次数。

返回值有两个，第一个是被替换后的字符串，第二个是替换了多少次。

特别提示：这个函数的目标字符串s，也是支持正则的

下面是例子：

同样的，我们也可以使用冒号来简化语法，像下面这样：

请完成下面的任务：

已知字符串变量s，请分别打印出（每种一行）：

把字符串s中，前5个a，替换为b

把字符串s中，前3个c，替换为xxx

把结果打印出来，一行数据

十三、跨文件调用

在编写代码时，随着逻辑逐渐复杂，我们的代码量也会变大。虽然有函数可以把一部分代码逻辑封装起来，但是所有代码都放到一个文件里，显然也不是个好办法。

所以我们需要将一些代码放到不同文件中，通过文件来区分这些代码的功能。

比如我们有下面这个函数：

我们新建一个文件叫tools.lua，把这个函数放进去，现在，整个文件如下面这样：

tools.lua

现在，我们封装的这个函数就能在其他文件里被调用了，具体代码如下：

当调用了require接口后，Lua虚拟机会自动加载你调用的文件，执行文件的内容，然后返回你文件里return的结果。

为了更好地理解这段话，我们可以看下面两个文件，其中run.lua是被运行的那个入口文件

test.lua

run.lua

同时，每个文件最多只会被require一次，如果有多个require，只有第一次会执行。