Lua中的函数

【前言】

Lua中的函数和C++中的函数的含义是一致的，Lua中的函数格式如下：

function MyFunc(param)
     -- Do something
end

在调用函数时，也需要将对应的参数放在一对圆括号中，即使调用函数时没有参数，也必须写出一对空括号。对于这个规则只有一种特殊的例外情况：一个函数若只有一个参数，并且此参数是一个字符串或table构造式，那么圆括号便可以省略掉。看以下代码：

print "Hello World"          --> print("Hello World")等价
print [[a multi-line
          message]]          -->print([[a multi-line
                              -->               message]]) 等价
-- f是一个函数
f{x=10, y=20}               -->f({x=10, y=20}) 等价

上面代码的一些简便写法，如果不熟悉的话，在阅读别人的代码时，就会是一头雾水。

一个函数定义具有一个名称、一系列的参数和一个函数体。函数定义时，所定义的参数的使用方式与局部变量非常相似，它们是由调用函数时的“实际参数”初始化的。调用函数时提供的实参数量可以与形参数量不同。Lua会自动调整实参的数量，以匹配参数表的要求，若“实参多余形参，则舍弃多余的实参；若实参不足，则多余的形参初始化为nil”。这个与接下来要介绍的多重返回值非常相似。

【多重返回值】

这个应该是Lua的一个特征吧。允许函数返回多个结果，只需要在return关键字后列出所有的返回值即可。以下根据带来来说明情况：

function foo0() end                         -- 无返回值
function foo1() return "a" end          -- 返回一个结果
function foo2() return "a", "b" end     -- 返回两个结果

-- 在多重赋值时，如果一个函数调用是最后，或仅有的一个表达式，
-- 那么Lua会保留其尽可能多的返回值，用于匹配赋值变量
x, y = foo2()               -- x = "a", y = "b"
x = foo2()                    -- x = "a", "b"被丢弃
x, y, z = 10, foo2()     -- x = 10, y = "a", z = "b"

-- 如果一个函数没有返回值或者没有足够多的返回值，那么Lua会用
-- nil来补充缺失的值
x, y = foo0()               -- x = nil, y = nil
x, y = foo1()               -- x = "a", y = nil
x, y, z = foo2()          -- x = "a", y = "b", z = nil

-- 如果一个函数调用不是一系列表达式的最后一个元素，那么将只产生一个值：
x, y = foo2(), 20          -- x = "a", y = 20
x, y = foo0(), 20, 30     -- x = nil, y = 20, 30则被丢弃

-- table构造式可以完整的接收一个函数调用的所有结果，即不会有任何数量
-- 方面的调整
local t = {foo0()}          -- t = {}(一个空的table)
local t = {foo1()}          -- t = {"a"}
local t = {foo2()}          -- t = {"a", "b"}

-- 但是，对于上述的行为，只有当一个函数调用作为最后一个元素时才会发生，
-- 而在其他位置上的函数调用总是只产生一个结果值
local t = {foo0(), foo2(), 4}          -- t[1] = nil, t[2] = "a", t[3] = 4

-- 我们也可以在一个函数中，使用return返回另一个函数的返回值
function MyFunc()          -- 返回a
     return foo1()          -- 注：这里是return foo1()，而不是return (foo1())
end

-- return foo1()和return (foo1())是两个完全不同的意思
-- 将一个函数调用放入一对圆括号中，从而迫使它只返回一个结果
print((foo0()))          -- nil
print((foo1()))          -- a
print((foo2()))          -- a

【变长参数】

在C语言中，函数可以接受不同数量的实参，Lua中的函数也可以接受不同数量的实参，例如以下代码：

-- 打印所有的参数
function VarArguments(...)
     for i, v in ipairs{...} do
          print(v)
     end
end

VarArguments(1, 2, 3)

参数表中的3个点（…）表示该函数可接受不同数量的实参。当这个函数被调用时，它的所有参数都会被收集到一起。这部分收集起来的实参称为这个函数的“变长参数”。一个函数要访问它的变长参数时，仍需要用到3个点（…）。但不同的是，此时这3个点是作为一个表达式来使用的。在上例中，表达式{…}表示一个由所有变长参数构成的数组。在C语言中使用变长参数需要注意的问题，在Lua中同样需要注意。

通常一个函数在遍历其变长参数时只需要使用表达式{…}，这就像访问一个table一样，访问所有的变长参数。然而在某些特殊的情况下，变长参数中可能会包含一些故意传入的nil，那么此时就需要用select来访问变长参数了。调用select时，必须传入一个固定实参selector和一系列变长参数。如果selector为数字n，那么select返回它的第n个可变实参以及其后面的所有参数；否则selector只能为字符串“#”，这样select会返回变长参数的总数，请看以下代码：

for i = 1, select(‘#‘, ...) do
    local arg = select(i, ...) -- 得到第i个参数
    -- Do something else
end

select(‘#’, …)会返回所有变长参数的总数，其中包括nil（还记得table.maxn么？）对于Lua 5.0版本来说，变长参数则有另外一套机制。声明函数的语法是一样的，也是将3个点作为最后一个参数。但Lua 5.0没有提供“…”表达式。而是通过一个隐含的局部table变量“arg”来接受所有的变长参数。这个table还有一个名为“n”的字段，用来记录变长参数的总数，例如以下代码：

function MyFunc(a, b, ...)
     print(arg.n)
end

MyFunc(1, 2, 3, 4, 5)     -->3

这套旧机制的缺点在于，每当程序调用了一个具有变长参数的函数时，都会创建一个新的table。而在新机制中，只有在需要时才会去创建这个用于变长参数访问的table。这里只是对这个方法进行简单介绍，别在阅读别人的代码时，看不懂！！！

【深入讨论函数】

在Lua中，函数与其它传统类型的值具有相同的权利。函数可以存储到变量或table中，也可以作为实参传递给其它函数，还可以作为其它函数的返回值。在Lua中有一个容易混淆的概念是，函数与所有其它值一样都是匿名的，即它们都没有名称。当讨论一个函数名时，实际上是在讨论一个持有某函数的变量，例如以下代码：

-- 我们经常这样定义函数
function foo(x) return 2 * x end

-- 实际上，这只是一种“语法糖”而已；
-- 上述代码只是下面代码的一种简化书写形式
foo = function (x) return 2 * x end

实际上，一个函数定义实际就是一条语句（更准确地说是一条赋值语句），这条语句创建了一种类型为“函数”的值，并将这个值赋予一个变量。由于函数在Lua中就是一个普通的值，所以不仅可以将其存储在全局变量中，还可以存储在局部变量甚至table的字段中。

【内嵌函数】

若将一个函数写在另一个函数之内，那么这个位于内部的函数便可以访问外部函数中的局部变量，这个特征叫做“词法域”。我们来看看下面一段有趣的代码：

function newCounter()
     local i = 0
     return function () -- 匿名函数
          i = i + 1
          return i
     end
end

c1 = newCounter()
print(c1())     -->输出什么？
print(c1())     -->又输出什么？

如果你很明白上面的输出，很明白上面的代码，那么闭合函数这一小节就不需要阅读了。在上述代码中，有一个变量i，对于函数newCounter来说，i是一个局部变量，但是对于匿名函数来说，当它访问这个i时，i既不是全局变量，也不是局部变量，对于我们来说，我们称这样的变量为一个“非局部的变量”。下面这段代码也是同样的道理：

function newCounter(i)
     return function () -- 匿名函数
          i = i + 1
          return i
     end
end

c1 = newCounter(10)
print(c1())     -->输出什么？
print(c1())     -->又输出什么？

匿名函数访问了一个“非局部的变量”i，该变量用于保持一个计数器。乍一看，由于创建变量i的函数，也就是newCounter已经返回，所以之后每次调用匿名函数时，i都应该是已经超出了作用范围。但是，Lua会以closure的概念来正确地处理这种情况。在这里简单的讲，一个closure就是一个函数加上该函数所需访问的所有“非局部的变量”。如果再次调用newCounter，那么它会创建一个新的局部变量i，从而将得到一个新的closure。在后续的总结中，专门总结一篇关于Lua中的闭包的博文，敬请期待。

【非全局的函数】

由于函数和普通变量一样，所以函数不仅可以存储在全局变量中，还可以存储在table的字段中，或局部变量中。我们可以把函数存在一个table中，比如以下代码：

Lib = {}
Lib.foo = function (x, y) return x + y end
Lib.goo = function (x, y) return x - y end

只要将一个函数存储在一个局部变量中，就得到了一个“局部函数”，也就是说这个函数只能在某个特定的作用域内才有效。我们可以这样定义一个局部的函数：

local f = function (<参数>)
     <函数体>
end
-- Lua还提供另一种特殊的“语法糖”
local function f (<参数>)
     <函数体>
end

有的时候，我们需要进行函数的前置声明，比如以下代码：

local f, g

function f()
     <一些其它操作>
     g()
end

function g()
     <一些其它操作>
     f()
end