中文版Lua5.1参考手册：从基础到高级特性

Lua

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"《学习Lua必备的手册》是一本详尽的中文文档，旨在帮助读者深入理解并掌握Lua编程语言。该手册主要分为两大部分：语言核心和程序接口（API）。在语言部分，从第1章的介绍开始，详细阐述了Lua的基本概念。2.1节介绍了Lua的词法约定，包括关键字、标识符的命名规则等，这对于编写清晰可读的代码至关重要。2.2节重点讲解了Lua的值与类型，涉及强制类型转换，帮助开发者理解不同数据类型的处理方式。接下来的章节涵盖了变量的声明与操作，如赋值、控制结构（如for循环、逻辑运算符等），以及表达式的使用，包括数学运算、比较、逻辑连接符等。 2.5.7-Table构造详细介绍了Lua中的表（table）数据结构，它是Lua的核心特性之一，用于组织和存储数据。函数调用和定义是2.5.8和2.9的主题，展示了Lua灵活的函数式编程风格。错误处理机制在2.7节进行了介绍，而元表（Metatable）则涉及Lua的元编程，提供了对对象行为的深层次定制。进入3.0程序接口部分，手册深入到Lua运行时环境的内部机制。3.1-3.7分别讲解了堆栈操作、堆栈大小管理、伪索引（用于快速查找）、Closures（闭包）、注册表、错误处理函数以及函数和类型的检查。这些API函数是程序员编写高效和安全Lua程序的关键工具。此外，手册还涉及垃圾收集机制，特别是弱表（WeakTable）的概念，以及Coroutine（协程）的使用，这些都是Lua实现并发和内存管理的重要组成部分。通过学习这个手册，无论是初学者还是进阶者都能系统地提升自己的Lua技能，并能更好地理解和利用Lua语言进行高效开发。这本手册不仅适合Lua初学者作为学习资料，也是中级开发者查阅和回顾Lua语法、特性和API的实用参考书。通过深入阅读和实践，读者将能够全面掌握Lua语言，并在实际项目中发挥其强大的灵活性和效率。"

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二元操作符包含有数学运算操作符（参见 §2.5.1）， 比较操作符（参见 §2.5.2），逻
辑操作符（参见 §2.5.3）， 以及连接操作符（参见 §2.5.4）。 一元操作符包括负号
（参见 see §2.5.1）， 取反 not（参见 §2.5.3）， 和取长度操作符（参见 
§2.5.5）。
函数调用和可变参数表达式都可以放在多重返回值中。 如果表达式作为一个独立语句段出
现（参见 §2.4.6） （这只能是一个函数调用）， 它们的返回列表将被对齐到零个元素，
也就是忽略所有返回值。 如果表达式用于表达式列表的最后（或者是唯一）的元素， 就不
会有任何的对齐操作（除非函数调用用括号括起来）。 在任何其它的情况下，Lua 将把表
达式结果看成单一元素， 忽略除第一个之外的任何值。
这里有一些例子：
     f()                -- 调整到 0 个结果
     g(f(), x)          -- f() 被调整到一个结果
     g(x, f())          -- g 被传入 x 加上所有 f() 的返回值
     a,b,c = f(), x     -- f() 被调整到一个结果 （ c 在这里被赋为 nil ）
     a,b = ...          -- a 被赋值为可变参数中的第一个，
                        -- b 被赋值为第二个 （如果可变参数中并没有对应的值，
                                                -- 这里 a 和 b 都有可能被赋为 nil）
     
     a,b,c = x, f()     -- f() 被调整为两个结果
     a,b,c = f()        -- f() 被调整为三个结果
     return f()         -- 返回 f() 返回的所有结果
     return ...         -- 返回所有从可变参数中接收来的值
     return x,y,f()     -- 返回 x, y, 以及所有 f() 的返回值
     {f()}              -- 用 f() 的所有返回值创建一个列表
     {...}              -- 用可变参数中的所有值创建一个列表
     {f(), nil}         -- f() 被调整为一个结果
被括号括起来的表达式永远被当作一个值。所以， (f(x,y,z)) 即使 f 返回多个值，这个
表达式永远是一个单一值。 （(f(x,y,z)) 的值是 f 返回的第一个值。如果 f 不返回值的
话，那么它的值就是 nil 。）
2.5.1 - 数学运算操作符
Lua 支持常见的数学运算操作符： 二元操作 + （加法）， - （减法），* （乘法）， / 
（除法）， % （取模），以及 ^ （幂）； 和一元操作 - （取负）。 如果对数字操作，
或是可以转换为数字的字符串（参见 §2.2.1）， 所有这些操作都依赖它通常的含义。 幂
操作可以对任何幂值都正常工作。比如， x^(-0.5) 将计算出 x 平方根的倒数。 取模操作
被定义为
     a % b == a - math.floor(a/b)*b
这就是说，其结果是商相对负无穷圆整后的余数。（译注：负数对正数取模的结果为正数）
2.5.2 - 比较操作符
Lua 中的比较操作符有
     ==    ~=    <     >     <=    >=
这些操作的结果不是 false 就是 true。

等于操作 (==) 首先比较操作数的类型。如果类型不同，结果就是 false。否则，继续比

较值。数字和字符串都用常规的方式比较。对象（table ，userdata ，thread ，以及

函数）以引用的形式比较：两个对象只有在它们指向同一个东西时才认为相等。每次你创

建一个新对象（一个 table 或是 userdata ，thread 函数），它们都各不相同，即不同

于上次创建的东西。

你可以改变 Lua 比较 table 和 userdata 的方式，这需要使用 "eq" 这个原方法（参见

§2.8）。

§2.2.1 中提及的转换规则并不作用于比较操作。所以， "0"==0 等于 false，而且

t[0] 和 t["0"] 描述的是 table 中不同的域。

操作符 ~= 完全等价于 (==) 操作的反值。

大小比较操作以以下方式进行。如果参数都是数字，那么就直接做数字比较。否则，如果

参数都是字符串，就用字符串比较的方式进行。再则，Lua 就试着调用 "lt" 或是 "le"

元方法（参见 §2.8）。

2.5.3 - 逻辑操作符

Lua 中的逻辑操作符有 and, or, 以及 not。和控制结构（参见 §2.4.4）一样，所有的

逻辑操作符把 false 和 nil 都作为假，而其它的一切都当作真。

取反操作 not 总是返回 false 或 true 中的一个。与操作符 and 在第一个参数为 false

或 nil 时返回这第一个参数；否则，and 返回第二个参数。或操作符 or 在第一个参数

不为 nil 也不为 false 时，返回这第一个参数，否则返回第二个参数。 and 和 or 都遵

循短路规则；也就是说，第二个操作数只在需要的时候去求值。这里有一些例子：

10 or 20 --> 10

10 or error() --> 10

nil or "a" --> "a"

nil and 10 --> nil

false and error() --> false

false and nil --> false

false or nil --> nil

10 and 20 --> 20

（在这本手册中， --> 指前面表达式的结果。）

2.5.4 - 连接符

Lua 中字符串的连接操作符写作两个点 ('..')。如果两个操作数都是字符串或都是数字，

连接操作将以 §2.2.1 中提到的规则把其转换为字符串。否则，会取调用元方法

"concat" （参见 §2.8）。

2.5.5 - 取长度操作符

取长度操作符写作一元操作 #。字符串的长度是它的字节数（就是以一个字符一个字节计

算的字符串长度）。

table t 的长度被定义成一个整数下标 n 。它满足 t[n] 不是 nil 而 t[n+1] 为 nil；

此外，如果 t[1] 为 nil ，n 就可能是零。对于常规的数组，里面从 1 到 n 放着一些非

空的值的时候，它的长度就精确的为 n，即最后一个值的下标。如果数组有一个“空洞”

（就是说，nil 值被夹在非空值之间），那么 #t 可能是指向任何一个是 nil 值的前一个

位置的下标（就是说，任何一个 nil 值都有可能被当成数组的结束）。

2.5.6 - 优先级

Lua 中操作符的优先级写在下表中，从低到高优先级排序：

and

< > <= >= ~= ==

+ -

* / %

not # - (unary)

通常，你可以用括号来改变运算次序。连接操作符 ('..') 和幂操作 ('^') 是从右至左

的。其它所有的操作都是从左至右。

2.5.7 - Table 构造

table 构造子是一个构造 table 的表达式。每次构造子被执行，都会构造出一个新的

table 。构造子可以被用来构造一个空的 table，也可以用来构造一个 table 并初始化

其中的一些域。一般的构造子的语法如下

tableconstructor ::= `{´ [fieldlist] `}´

fieldlist ::= field {fieldsep field} [fieldsep]

field ::= `[´ exp `]´ `=´ exp | Name `=´ exp | exp

fieldsep ::= `,´ | `;´

每个形如 [exp1] = exp2 的域向 table 中增加新的一项，其键值为 exp1 而值为 exp2。

形如 name = exp 的域等价于 ["name"] = exp。最后，形如 exp 的域等价于 [i] = exp

，这里的 i 是一个从 1 开始不断增长的数字。这这个格式中的其它域不会破坏其记数。

举个例子：

a = { [f(1)] = g; "x", "y"; x = 1, f(x), [30] = 23; 45 }

等价于

local t = {}

t[f(1)] = g

t[1] = "x" -- 1st exp

t[2] = "y" -- 2nd exp

t.x = 1 -- t["x"] = 1

t[3] = f(x) -- 3rd exp

t[30] = 23

t[4] = 45 -- 4th exp

a = t

end

如果表单中最后一个域的形式是 exp ，而且其表达式是一个函数调用或者是一个可变参

数，那么这个表达式所有的返回值将连续的进入列表（参见 §2.5.8）。为了避免这一

点，你可以用括号把函数调用（或是可变参数）括起来（参见 §2.5）。

初始化域表可以在最后多一个分割符，这样设计可以方便由机器生成代码。

2.5.8 - 函数调用

Lua 中的函数调用的语法如下：

functioncall ::= prefixexp args

函数调用时，第一步，prefixexp 和 args 先被求值。如果 prefixexp 的值的类型是

function，那么这个函数就被用给出的参数调用。否则 prefixexp 的元方法 "call" 就

被调用，第一个参数就是 prefixexp 的值，跟下来的是原来的调用参数（参见

§2.8）。

这样的形式

functioncall ::= prefixexp `:´ Name args

可以用来调用 "方法"。这是 Lua 支持的一种语法糖。像 v:name(args) 这个样子，被解

释成 v.name(v,args)，这里 v 只会被求值一次。

参数的语法如下：

args ::= `(´ [explist1] `)´

args ::= tableconstructor

args ::= String

所有参数的表达式求值都在函数调用之前。这样的调用形式 f{fields} 是一种语法糖用于

表示 f({fields})；这里指参数列表是一个单一的新创建出来的列表。而这样的形式

f'string' （或是 f"string" 亦或是 f[[string]]）也是一种语法糖，用于表示

f('string')；这里指参数列表是一个单独的字符串。

因为表达式语法在 Lua 中比较自由，所以你不能在函数调用的 '(' 前换行。这个限制可

以避免语言中的一些歧义。比如你这样写

a = f

(g).x(a)

Lua 将把它当作一个单一语句段， a = f(g).x(a) 。因此，如果你真的想作为成两个语句

段，你必须在它们之间写上一个分号。如果你真的想调用 f，你必须从 (g) 前移去换

行。

这样一种调用形式：return functioncall 将触发一个尾调用。 Lua 实现了适当的尾部调

用（或是适当的尾递归）：在尾调用中，被调用的函数重用调用它的函数的堆栈项。因

此，对于程序执行的嵌套尾调用的层数是没有限制的。然而，尾调用将删除调用它的函数

的任何调试信息。注意，尾调用只发生在特定的语法下，这时， return 只有单一函数调

用作为参数；这种语法使得调用函数的结果可以精确返回。因此，下面这些例子都不是尾

调用：

return (f(x)) -- 返回值被调整为一个

return 2 * f(x)

return x, f(x) -- 最加若干返回值

f(x); return -- 无返回值

return x or f(x) -- 返回值被调整为一个

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