Lua 学习笔记之二(进阶话题)

当然可以！下面是一份关于 Lua 进阶话题的学习笔记。这份笔记将涵盖 Lua 的一些高级特性，包括元表、协同程序、文件 I/O、错误处理、调试和垃圾回收等。

Lua 进阶学习笔记

1. 元表 (Metatables)

• 元表的概念：每个 Lua 表都可以关联一个元表，元表定义了表的行为。

• 设置元表：

  local t = {1, 2, 3}
  local mt = {}  -- 元表
  setmetatable(t, mt)
  1
  2
  3

• 元方法：元表中的特殊方法，例如 __index, __newindex, __metatable, __len, __tostring, __eq 等。

  mt.__index = function(t, key)
      return "Default value for " .. key
  end
  1
  2
  3

• 使用元表：

  local t = {}
  local mt = {}
  mt.__index = function(t, key)
      return "Default value for " .. key
  end
  setmetatable(t, mt)
  print(t.x)  -- 输出 "Default value for x"
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7

2. 协同程序 (Coroutines)

• 创建协同程序：

  local co = coroutine.create(function()
      print("Hello from coroutine!")
  end)
  1
  2
  3

• 启动协同程序：

  coroutine.resume(co)  -- 输出 "Hello from coroutine!"
  1

• 传递值：

  local co = coroutine.create(function(x, y)
      local sum = x + y
      print("Sum:", sum)
      return sum
  end)
  
  local result = coroutine.resume(co, 10, 5)
  print("Result:", result)  -- 输出 "Result: 15"
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8

• 使用 yield 和 resume：

  local co = coroutine.create(function()
      print("Coroutine started.")
      local x = coroutine.yield(10)
      print("Received:", x)
      coroutine.yield(20)
      print("Coroutine finished.")
  end)
  
  local status, x = coroutine.resume(co)
  print("Status:", status, "X:", x)  -- 输出 "Status: true X: 10"
  status, x = coroutine.resume(co, "Data")
  print("Status:", status, "X:", x)  -- 输出 "Status: true X: Data"
  status, x = coroutine.resume(co)
  print("Status:", status, "X:", x)  -- 输出 "Coroutine finished." "Status: true X: 20"
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14

3. 文件 I/O

• 打开文件：

  local file = io.open("example.txt", "w")
  1

• 写入文件：

  file:write("Hello, Lua!\n")
  file:close()
  1
  2

• 读取文件：

  local file = io.open("example.txt", "r")
  local content = file:read("*a")  -- 读取整个文件
  print(content)
  file:close()
  1
  2
  3
  4

• 逐行读取文件：

  local file = io.open("example.txt", "r")
  for line in file:lines() do
      print(line)
  end
  file:close()
  1
  2
  3
  4
  5

4. 错误处理

• 错误抛出：

  function divide(a, b)
      if b == 0 then
          error("Cannot divide by zero")
      end
      return a / b
  end
  1
  2
  3
  4
  5
  6

• 错误捕获：

  local function safeDivide(a, b)
      return pcall(function()
          if b == 0 then
              error("Cannot divide by zero")
          end
          return a / b
      end)
  end
  
  local status, result = safeDivide(10, 0)
  if not status then
      print("Error:", result)
  else
      print("Result:", result)
  end
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15

• 错误恢复：

  local function divide(a, b)
      if b == 0 then
          error("Cannot divide by zero")
      end
      return a / b
  end
  
  local function errorHandler(err)
      print("Caught error:", err)
  end
  
  local status, result = xpcall(divide, errorHandler, 10, 0)
  if not status then
      print("Error occurred")
  else
      print("Result:", result)
  end
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
  17

5. 调试

• 使用 assert 函数：

  local x = 10
  assert(x > 0, "x must be positive")
  1
  2

• 使用 debug 库：

  local function debugPrint(level)
      local info = debug.getinfo(2, "Sl")
      print("Function name:", info.short_src .. ":" .. info.currentline)
      print("Local variables:")
      for i = 1, level do
          local name, value = debug.getlocal(level, i)
          print("  ", name, "=", value)
      end
  end
  
  local function foo()
      local x = 10
      local y = 20
      debugPrint(1)
  end
  
  foo()
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
  17

• 使用 print 函数：

  local x = 10
  print("x =", x)
  1
  2

6. 垃圾回收

• 自动回收：Lua 的垃圾回收是自动的，不需要程序员显式地触发。

• 手动触发：

  collectgarbage()
  1

• 监控内存使用：

  local pagesBefore = collectgarbage("count")
  collectgarbage("collect")
  local pagesAfter = collectgarbage("count")
  
  print("Memory pages before GC:", pagesBefore)
  print("Memory pages after GC:", pagesAfter)
  1
  2
  3
  4
  5
  6

• 优化垃圾回收：

  • 减少全局变量。
  • 使用弱表。
  • 避免大对象。

7. 示例：使用元表实现简单的键值存储

local KeyValueStore = {}
local mt = {}

mt.__index = function(t, key)
    return t[key] or nil
end

mt.__newindex = function(t, key, value)
    t[key] = value
end

KeyValueStore.new = function()
    local store = setmetatable({}, mt)
    return store
end

local store = KeyValueStore.new()
store["name"] = "Alice"
store["age"] = 25

print(store["name"])  -- 输出 "Alice"
print(store["age"])  -- 输出 25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

8. 示例：使用协同程序实现简单的任务调度

local TaskScheduler = {}
TaskScheduler.__index = TaskScheduler

function TaskScheduler:new()
    local scheduler = setmetatable({
        tasks = {},
        current = nil
    }, TaskScheduler)
    return scheduler
end

function TaskScheduler:add(task)
    table.insert(self.tasks, task)
end

function TaskScheduler:run()
    while #self.tasks > 0 do
        local task = self.tasks[1]
        table.remove(self.tasks, 1)
        self.current = task
        coroutine.resume(task)
        self.current = nil
    end
end

function TaskScheduler:yield()
    if self.current then
        coroutine.yield()
    end
end

local scheduler = TaskScheduler:new()

local task1 = coroutine.create(function()
    print("Task 1: Started.")
    scheduler:yield()
    print("Task 1: Finished.")
end)

local task2 = coroutine.create(function()
    print("Task 2: Started.")
    scheduler:yield()
    print("Task 2: Finished.")
end)

scheduler:add(task1)
scheduler:add(task2)
scheduler:run()
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48

这些是在 Lua 中进阶话题的学习笔记。希望这些内容对你有所帮助！如果你有任何问题或需要进一步的解释，请随时提问。