1. 迭代器與Closure：
在Lua中，迭代器通常為函數(shù)，每調(diào)用一次函數(shù)，即返回集合中的“下一個(gè)”元素。每個(gè)迭代器都需要在每次成功調(diào)用之間保持一些狀態(tài)，這樣才能知道它所在的位置和下一次遍歷時(shí)的位置。從這一點(diǎn)看，Lua中closure機(jī)制為此問(wèn)題提供了語(yǔ)言上的保障，見(jiàn)如下示例：
1 function values(t)
2 local i = 0
3 return function()
4 i = i + 1
5 return t[i]
6 end
7 end
8 t = {10, 20, 30}
9 it = values(t)
10 while true do
11 local element = it()
12 if element == nil then
13 break
14 end
15 print(element)
16 end
17 --另外一種基于foreach的調(diào)用方式(泛型for)
18 t2 = {15, 25, 35}
19 for element in values(t2) do
20 print(element)
21 end
22 --輸出結(jié)果為：
23 --10
24 --20
25 --30
26 --15
27 --25
28 --35
從上面的應(yīng)用示例來(lái)看，相比于while方式，泛型for的方式提供了更清晰的實(shí)現(xiàn)邏輯。因?yàn)長(zhǎng)ua在其內(nèi)部替我們保存了迭代器函數(shù)，并在每次迭代時(shí)調(diào)用該隱式的內(nèi)部迭代器，直到迭代器返回nil時(shí)結(jié)束循環(huán)。
2. 泛型for的語(yǔ)義：
上面示例中的迭代器有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即每次循環(huán)時(shí)都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的closure變量，否則第一次迭代成功后，再將該closure用于新的for循環(huán)時(shí)將會(huì)直接退出。
這里我們還是先詳細(xì)的講解一下Lua中泛型(for)的機(jī)制，之后再給出一個(gè)無(wú)狀態(tài)迭代器的例子，以便于我們的理解。如果我們的迭代器實(shí)現(xiàn)為無(wú)狀態(tài)迭代器，那么就不必為每一次的泛型(for)都重新聲明一個(gè)新的迭代器變量了。
泛型(for)的語(yǔ)法如下：
for <var-list> in <exp-list> do
<body>
end
為了便于理解，由于我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中<exp-list>通常只是包含一個(gè)表達(dá)式(expr)，因此簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里的說(shuō)明將只是包含一個(gè)表達(dá)式，而不是表達(dá)式列表。現(xiàn)在我們先給出表達(dá)式的原型和實(shí)例，如：
1 function ipairs2(a)
2 return iter,a,0
3 end
該函數(shù)返回3個(gè)值，第一個(gè)為實(shí)際的迭代器函數(shù)變量，第二個(gè)是一個(gè)恒定對(duì)象，這里我們可以理解為待遍歷的容器，第三個(gè)變量是在調(diào)用iter()函數(shù)時(shí)為其傳入的初始值。
下面我們?cè)倏匆幌耰ter()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，如：
1 local function iter(a, i)
2 i = i + 1
3 local v = a[i]
4 if v then
5 return i, v
6 else
7 return nil, nil
8 end
9 end
在迭代器函數(shù)iter()中返回了兩個(gè)值，分別對(duì)應(yīng)于table的key和value，其中key(返回的i)如果為nil，泛型(for)將會(huì)認(rèn)為本次迭代已經(jīng)結(jié)束。下面我們先看一下實(shí)際用例，如：
1 function ipairs2(a)
2 return iter,a,0
3 end
4
5
6 local function iter(a, i)
7 i = i + 1
8 local v = a[i]
9 if v then
10 return i, v
11 else
12 return nil, nil
13 end
14 end
15
16 a = {"one","two","three"}
17 for k,v in ipairs2(a) do
18 print(k, v)
19 end
20 --輸出結(jié)果為：
21 --1 one
22 --2 two
23 --3 three
這個(gè)例子中的泛型(for)寫(xiě)法可以展開(kāi)為下面的基于while循環(huán)的方式，如：
1 local function iter(a, i)
2 i = i + 1
3 local v = a[i]
4 if v then
5 return i, v
6 else
7 return nil, nil
8 end
9 end
10
11 function ipairs2(a)
12 return iter,a,0
13 end
14
15 a = {"one","two","three"}
16 do
17 local _it,_s,_var = ipairs2(a)
18 while true do
19 local var_1,var_2 = _it(_s,_var)
20 _var = var_1
21 if _var == nil then --注意，這里只判斷迭代器函數(shù)返回的第一個(gè)是否為nil。
22 break
23 end
24 print(var_1,var_2)
25 end
26 end
27 --輸出結(jié)果同上。
3. 無(wú)狀態(tài)迭代器的例子：
這里的示例將實(shí)現(xiàn)遍歷鏈表的迭代器。
1 local function getnext(list, node) --迭代器函數(shù)。
2 if not node then
3 return list
4 else
5 return node.next
6 end
7 end
8
9 function traverse(list) --泛型(for)的expression
10 return getnext,list,nil
11 end
12
13 --初始化鏈表中的數(shù)據(jù)。
14 list = nil
15 for line in io.lines() do
16 line = { val = line, next = list}
17 end
18
19 --以泛型(for)的形式遍歷鏈表。
20 for node in traverse(list) do
21 print(node.val)
22 end
這里使用的技巧是將鏈表的頭結(jié)點(diǎn)作為恒定狀態(tài)(traverse返回的第二個(gè)值)，而將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)作為控制變量。第一次調(diào)用迭代器函數(shù)getnext()時(shí)，node為nil，因此函數(shù)返回list作為第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。在后續(xù)調(diào)用中node不再為nil了，所以迭代器返回node.next，直到返回鏈表尾部的nil結(jié)點(diǎn)，此時(shí)泛型(for)將判斷出迭代器的遍歷已經(jīng)結(jié)束。
最后需要說(shuō)明的是，traverse()函數(shù)和list變量可以反復(fù)的調(diào)用而無(wú)需再創(chuàng)建新的closure變量了。這主要是因?yàn)榈骱瘮?shù)(getnext)實(shí)現(xiàn)為無(wú)狀態(tài)迭代器。
4. 具有復(fù)雜狀態(tài)的迭代器：
在上面介紹的迭代器實(shí)現(xiàn)中，迭代器需要保存許多狀態(tài)，可是泛型(for)卻只提供了恒定狀態(tài)和控制變量用于狀態(tài)的保存。一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法是使用closure。當(dāng)然我們還以將所有的信息封裝到一個(gè)table中，并作為恒定狀態(tài)對(duì)象傳遞給迭代器。雖說(shuō)恒定狀態(tài)變量本身是恒定的，即在迭代過(guò)程中不會(huì)換成其它對(duì)象，但是該對(duì)象所包含的數(shù)據(jù)是否變化則完全取決于迭代器的實(shí)現(xiàn)。就目前而言，由于table類(lèi)型的恒定對(duì)象已經(jīng)包含了所有迭代器依賴的信息，那么迭代器就完全可以忽略泛型(for)提供的第二個(gè)參數(shù)。下面我們就給出一個(gè)這樣的實(shí)例，見(jiàn)如下代碼：
1 local iterator
2 function allwords()
3 local state { line = io.read(), pos = 1 }
4 return iterator, state
5 end
6 --iterator函數(shù)將是真正的迭代器
7 function iterator(state)
8 while state.line do
9 local s,e = string.find(state.line,"%w+",state.pos)
10 if s then
11 state.pos = e + 1
12 return string.sub(state.line,s,e)
13 else
14 state.line = io.read()
15 state.pos = 1
16 end
17 end
18 return nil
19 end