Lua函数
Lua函数 概述 函数是Lua编程的核心概念之一。在Lua中，函数是第一类值（first-class values），这意味着函数可以存储在变量中、作为参数传递、作为返回值返回，以及在运行时创建。
1. 函数定义 1.1 基本函数定义 lua-- 基本函数定义
function greet(name)
print("Hello, " .. name .. "!")
end
-- 调用函数
greet("Lua") -- 输出: Hello, Lua!
-- 带返回值的函数
function add(a, b)
return a + b
end
local result = add(5, 3)
print(result) -- 输出: 81234567891011121314151.2 函数表达式 lua-- 将函数赋值给变量
local multiply = function(a, b)
return a * b
end
print(multiply(4, 5)) -- 输出: 20
-- 匿名函数
local numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
table.sort(numbers, function(a, b) return a > b end)
-- numbers现在是{5, 4, 3, 2, 1}12345678910111.3 局部函数 lua-- 局部函数定义
local function factorial(n)
if n <= 1 then
return 1
else
return n * factorial(n - 1)
end
end
print(factorial(5)) -- 输出: 120
-- 注意：局部函数的递归定义
local function fibonacci(n)
if n <= 2 then
return 1
else
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)
end
end123456789101112131415161718192. 函数参数 2.1 固定参数 luafunction calculate_area(length, width)
return length * width
end
print(calculate_area(10, 5)) -- 输出: 50123452.2 可变参数 lua-- 使用...接收可变参数
function sum(...)
local args = {...} -- 将参数打包成表
local total = 0
for i = 1, #args do
total = total + args[i]
end
return total
end
print(sum(1, 2, 3, 4, 5)) -- 输出: 15
-- 使用select函数处理可变参数
function print_args(...)
local n = select("#", ...) -- 获取参数个数
for i = 1, n do
local arg = select(i, ...)
print("参数" .. i .. ":", arg)
end
end
print_args("hello", 42, true)123456789101112131415161718192021222324252.3 默认参数 lua-- Lua没有内置的默认参数，但可以通过or运算符实现
function greet_with_default(name, greeting)
name = name or "World"
greeting = greeting or "Hello"
print(greeting .. ", " .. name .. "!")
end
greet_with_default() -- Hello, World!
greet_with_default("Alice") -- Hello, Alice!
greet_with_default("Bob", "Hi") -- Hi, Bob!
-- 更安全的默认参数处理
function safe_divide(a, b)
if a == nil then a = 0 end
if b == nil then b = 1 end
if b == 0 then
error("除数不能为零")
end
return a / b
end12345678910111213141516171819202.4 命名参数 lua-- 使用表模拟命名参数
function create_person(options)
options = options or {}
local person = {
name = options.name or "Unknown",
age = options.age or 0,
city = options.city or "Unknown"
}
return person
end
-- 使用命名参数
local person1 = create_person({
name = "Alice",
age = 30,
city = "Beijing"
})
local person2 = create_person({name = "Bob", age = 25})1234567891011121314151617181920213. 函数返回值 3.1 单个返回值 luafunction square(x)
return x * x
end
local result = square(5)
print(result) -- 输出: 251234563.2 多个返回值 lua-- 返回多个值
function get_name_age()
return "Alice", 30
end
local name, age = get_name_age()
print(name, age) -- 输出: Alice 30
-- 只接收部分返回值
local name_only = get_name_age() -- 只接收第一个返回值
print(name_only) -- 输出: Alice
-- 数学运算的商和余数
function divmod(a, b)
return math.floor(a / b), a % b
end
local quotient, remainder = divmod(17, 5)
print(quotient, remainder) -- 输出: 3 2123456789101112131415161718193.3 返回表 lua-- 返回表结构
function get_user_info(id)
-- 模拟数据库查询
local users = {
[1] = {name = "Alice", email = "alice@example.com", age = 30},
[2] = {name = "Bob", email = "bob@example.com", age = 25}
}
return users[id]
end
local user = get_user_info(1)
if user then
print(user.name, user.email, user.age)
end1234567891011121314154. 高阶函数 4.1 函数作为参数 lua-- 接受函数作为参数的高阶函数
function apply_operation(a, b, operation)
return operation(a, b)
end
-- 定义操作函数
local function add(x, y) return x + y end
local function multiply(x, y) return x * y end
print(apply_operation(5, 3, add)) -- 输出: 8
print(apply_operation(5, 3, multiply)) -- 输出: 15
-- 数组映射函数
function map(array, func)
local result = {}
for i, v in ipairs(array) do
result[i] = func(v)
end
return result
end
local numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
local squares = map(numbers, function(x) return x * x end)
-- squares = {1, 4, 9, 16, 25}1234567891011121314151617181920212223244.2 函数作为返回值 lua-- 返回函数的函数
function create_multiplier(factor)
return function(x)
return x * factor
end
end
local double = create_multiplier(2)
local triple = create_multiplier(3)
print(double(5)) -- 输出: 10
print(triple(5)) -- 输出: 15
-- 创建计数器
function create_counter(initial)
initial = initial or 0
return function()
initial = initial + 1
return initial
end
end
local counter1 = create_counter()
local counter2 = create_counter(10)
print(counter1()) -- 1
print(counter1()) -- 2
print(counter2()) -- 11
print(counter2()) -- 1212345678910111213141516171819202122232425262728295. 闭包 5.1 闭包基础 lua-- 闭包示例：函数访问外部变量
function create_bank_account(initial_balance)
local balance = initial_balance or 0
return {
deposit = function(amount)
balance = balance + amount
return balance
end,
withdraw = function(amount)
if amount <= balance then
balance = balance - amount
return balance
else
error("余额不足")
end
end,
get_balance = function()
return balance
end
}
end
local account = create_bank_account(100)
print(account.get_balance()) -- 100
account.deposit(50)
print(account.get_balance()) -- 150
account.withdraw(30)
print(account.get_balance()) -- 120123456789101112131415161718192021222324252627282930315.2 闭包的实际应用 lua-- 事件处理器
function create_event_handler()
local handlers = {}
return {
on = function(event, handler)
if not handlers[event] then
handlers[event] = {}
end
table.insert(handlers[event], handler)
end,
emit = function(event, ...)
if handlers[event] then
for _, handler in ipairs(handlers[event]) do
handler(...)
end
end
end
}
end
local emitter = create_event_handler()
emitter.on("user_login", function(username)
print("用户登录: " .. username)
end)
emitter.on("user_login", function(username)
print("记录日志: " .. username .. " 已登录")
end)
emitter.emit("user_login", "Alice")
-- 输出:
-- 用户登录: Alice
-- 记录日志: Alice 已登录1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435366. 递归函数 6.1 基本递归 lua-- 阶乘函数
function factorial(n)
if n <= 1 then
return 1
else
return n * factorial(n - 1)
end
end
print(factorial(5)) -- 输出: 120
-- 斐波那契数列
function fibonacci(n)
if n <= 2 then
return 1
else
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)
end
end
print(fibonacci(10)) -- 输出: 551234567891011121314151617181920216.2 尾递归优化 lua-- 尾递归版本的阶乘
function factorial_tail(n, acc)
acc = acc or 1
if n <= 1 then
return acc
else
return factorial_tail(n - 1, n * acc)
end
end
print(factorial_tail(5)) -- 输出: 120
-- 尾递归版本的斐波那契
function fibonacci_tail(n, a, b)
a = a or 1
b = b or 1
if n <= 2 then
return b
else
return fibonacci_tail(n - 1, b, a + b)
end
end
print(fibonacci_tail(10)) -- 输出: 551234567891011121314151617181920212223247. 函数的高级特性 7.1 函数重载模拟 lua-- 通过参数类型和数量模拟函数重载
function print_value(value, format)
local t = type(value)
if t == "number" then
if format == "hex" then
print(string.format("0x%x", value))
elseif format == "binary" then
-- 简单的二进制转换
local binary = ""
local n = value
while n > 0 do
binary = (n % 2) .. binary
n = math.floor(n / 2)
end
print("0b" .. binary)
else
print(value)
end
elseif t == "string" then
if format == "upper" then
print(string.upper(value))
elseif format == "lower" then
print(string.lower(value))
else
print(value)
end
else
print(tostring(value))
end
end
print_value(255, "hex") -- 0xff
print_value("hello", "upper") -- HELLO
print_value(42) -- 4212345678910111213141516171819202122232425262728293031323334357.2 函数缓存（记忆化） lua-- 带缓存的斐波那契函数
function create_memoized_fibonacci()
local cache = {}
local function fib(n)
if cache[n] then
return cache[n]
end
local result
if n <= 2 then
result = 1
else
result = fib(n - 1) + fib(n - 2)
end
cache[n] = result
return result
end
return fib
end
local fast_fib = create_memoized_fibonacci()
print(fast_fib(40)) -- 很快就能计算出结果123456789101112131415161718192021222324257.3 函数装饰器 lua-- 计时装饰器
function time_it(func)
return function(...)
local start_time = os.clock()
local results = {func(...)}
local end_time = os.clock()
print(string.format("函数执行时间: %.4f 秒", end_time - start_time))
return table.unpack(results)
end
end
-- 使用装饰器
local function slow_function(n)
local sum = 0
for i = 1, n do
sum = sum + i
end
return sum
end
local timed_slow_function = time_it(slow_function)
local result = timed_slow_function(1000000)
print("结果:", result)1234567891011121314151617181920212223248. 错误处理 8.1 使用error函数 luafunction safe_divide(a, b)
if type(a) ~= "number" or type(b) ~= "number" then
error("参数必须是数字")
end
if b == 0 then
error("除数不能为零")
end
return a / b
end
-- 使用pcall捕获错误
local success, result = pcall(safe_divide, 10, 2)
if success then
print("结果:", result)
else
print("错误:", result)
end123456789101112131415161718198.2 返回错误信息 lua-- 返回结果和错误信息
function safe_sqrt(x)
if type(x) ~= "number" then
return nil, "参数必须是数字"
end
if x < 0 then
return nil, "不能计算负数的平方根"
end
return math.sqrt(x), nil
end
local result, err = safe_sqrt(16)
if result then
print("平方根:", result)
else
print("错误:", err)
end123456789101112131415161718199. 实际应用示例 9.1 配置管理 lua-- 配置管理函数
function create_config_manager(default_config)
local config = {}
-- 复制默认配置
for k, v in pairs(default_config or {}) do
config[k] = v
end
return {
get = function(key, default)
return config[key] or default
end,
set = function(key, value)
config[key] = value
end,
load_from_table = function(new_config)
for k, v in pairs(new_config) do
config[k] = v
end
end,
get_all = function()
local copy = {}
for k, v in pairs(config) do
copy[k] = v
end
return copy
end
}
end
-- 使用配置管理器
local config = create_config_manager({
host = "localhost",
port = 8080,
debug = false
})
print(config.get("host")) -- localhost
config.set("debug", true)
print(config.get("debug")) -- true12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243449.2 数据验证 lua-- 数据验证函数
function create_validator()
local rules = {}
return {
add_rule = function(field, validator, message)
if not rules[field] then
rules[field] = {}
end
table.insert(rules[field], {validator = validator, message = message})
end,
validate = function(data)
local errors = {}
for field, field_rules in pairs(rules) do
local value = data[field]
for _, rule in ipairs(field_rules) do
if not rule.validator(value) then
if not errors[field] then
errors[field] = {}
end
table.insert(errors[field], rule.message)
end
end
end
return next(errors) == nil, errors
end
}
end
-- 使用验证器
local validator = create_validator()
validator.add_rule("name", function(v) return type(v) == "string" and #v > 0 end, "姓名不能为空")
validator.add_rule("age", function(v) return type(v) == "number" and v >= 0 and v <= 150 end, "年龄必须在0-150之间")
validator.add_rule("email", function(v) return type(v) == "string" and string.match(v, "@") end, "邮箱格式不正确")
local user_data = {
name = "Alice",
age = 30,
email = "alice@example.com"
}
local is_valid, errors = validator.validate(user_data)
if is_valid then
print("数据验证通过")
else
for field, field_errors in pairs(errors) do
print(field .. ":", table.concat(field_errors, ", "))
end
end12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535410. 性能优化 10.1 避免全局查找 lua-- 缓存全局函数到局部变量
local math_sin = math.sin
local math_cos = math.cos
function calculate_circle_points(radius, num_points)
local points = {}
local angle_step = 2 * math.pi / num_points
for i = 1, num_points do
local angle = (i - 1) * angle_step
points[i] = {
x = radius * math_cos(angle),
y = radius * math_sin(angle)
}
end
return points
end12345678910111213141516171810.2 尾调用优化 lua-- 利用尾调用优化避免栈溢出
function sum_tail(n, acc)
acc = acc or 0
if n <= 0 then
return acc
else
return sum_tail(n - 1, acc + n) -- 尾调用
end
end
print(sum_tail(100000)) -- 不会栈溢出1234567891011总结 Lua函数具有以下特点：
第一类值 - 可以存储、传递和返回支持闭包 - 可以访问外部作用域的变量多返回值 - 一个函数可以返回多个值可变参数 - 支持不定数量的参数尾调用优化 - 避免深度递归的栈溢出高阶函数 - 支持函数式编程范式掌握函数的使用是编写高质量Lua代码的关键，合理运用这些特性可以写出简洁、高效、可维护的程序。