Lua作图教程之lua基础

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6.9k 词

一、什么是Lua？

Lua 是一个小巧的脚本语言，巴西里约热内卢天主教大学里的一个研究小组于1993年开发，其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。Lua由标准C编写而成，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。一个完整的Lua解释器不过200k，在目前所有脚本引擎中，Lua的速度是最快的。这一切都决定了Lua是作为嵌入式脚本的最佳选择。相比Python和Per的内核，Lua的内核小于120KB，而Python的内核大约860KB，Perl的内核大约1.1MB。Lua语言支持面向对象编程和函数式编程，它提供了一个通用类型的表table，可以实现数组、哈希表、集合、对象的功能。Lua支持协同进程机制。作为一门可扩展的语言，Lua提供简单而稳定的交互接口，如Lua和C程序可通过一个堆栈交换数据，这使得Lua语言可以快速地和其它语言实现整合。总体来说，Lua语言具备以下优点：(1)语言优美、轻巧 (2)性能优良、速度快 (3)可扩展性强。正因为Lua语言具备了这样的特点，使得它能和游戏开发领域的需求完美地结合起来，因为我们需要这样的一门语言，它能够和C/C++进行完美地交互，因为我们需要它对底层进行封装。它需要足够地简单，因为我们需要简单、灵活、快速地编写代码。那么显然Lua就是我们一直在寻找地这种语言。

二、Lua可以做什么？

尽管博主已经告诉了大家太多的关于Lua语言的优秀特性，相信大家仍然会对Lua语言的能力存在怀疑。大家或许会想，Lua到底可以做什么呢？在《Lua游戏开发》一书中作者已经告诉了我们答案：

1、编辑游戏的用户界面

2、定义、存储和管理基础游戏数据

3、管理实时游戏事件

4、创建和维护开发者友好的游戏存储和载入系统

5、编写游戏的人工智能系统

6、创建功能原型，可以之后用高性能语言移植

这时候我们似乎觉得Lua语言在某种程度上就是专门为游戏开发而诞生的，因为它将大量的优秀特性全部指向了游戏开发领域，因此Lua语言走进走进游戏开发领域变得顺利成章，那么，让我们接着往下看吧，Lua在游戏开发领域有那些成熟的案例吧。

三、哪些游戏使用了Lua？

1、魔兽世界

如果提到Lua在游戏领域中第一次崭露头角，我们就不能不说《魔兽世界》这款游戏，由于《魔兽世界》在其客户端中使用了Lua，使得Lua在游戏领域的作用第一次被展示出来，Lua语言因此在游戏开发领域成名。Lua语言的虚拟机很轻巧，可以很容易地嵌入到客户端程序中。如果需要更新客户端，只需要更新脚本程序即可，无需重新编译整个客户端。这样地优点使得Lua在游戏开发领域一战成名，可以说是《魔兽世界》为游戏开发领域带来了这样激动人心的伟大语言，作为Lua在游戏领域攻城略地的尝试，《魔兽世界》功不可没。

2、大话西游2

如果说《魔兽世界》开辟Lua在国外游戏领域地战场，那么网易的《大话西游2》无疑是开启了国内游戏制作公司使用Lua的先河。2002年网易开发《大话西游2》时，决定在客户端内嵌入新的脚本语言，因为当时使用的微软JScript存在较多Bug、维护不便、兼容性差。当时该项目技术负责人云风吸取了《大话西游1》时外挂泛滥的教训，决定选择一个新的语言，这样既能摆脱对JScript的依赖，又能有效地打击外挂制作者，权衡再三，最终选择了Lua 4.0。后来《大话西游2》在市场上取得了成功，国内游戏开发行业纷纷受此影响采用Lua，可以说是网易Lua走进了国内开发者的视野，不过到今天为止，Lua在国内仍然是一门较为小众的语言，从《大话西游2》引领国内开发者将视角转向Lua到今天将近10余年地时间，此中缘由，只有大家自己去想个清楚啦。

四、带你走进Lua的世界

最后想和大家分享是Lua语言编程的一个简单的示例，因为博主觉得以后做游戏用脚本语言的场景会越来越多，所以能学会一门脚本语言能为你的游戏开发之路增色不少。因为博主刚开始学，所以脚本中有不足之处，希望大家能谅解，在学校的时间一天天地在减少，博主希望能和大家共同度过最后的这段时间。博主使用的是Lua5.2，使用的Sublime Text2作为脚本编辑器配合LuaDev插件进行编程的，如果大家想用懒惰点的办法，可以使用Lua for Windows这个集成环境。好了，下面开始吧，作为第一个Lua程序，我们直接给出代码，具体的语法及API大家可以自己去查阅。

注释

写一个程序，总是少不了注释的。

在Lua中，你可以使用单行注释和多行注释。

单行注释中，连续两个减号”–”表示注释的开始，一直延续到行末为止。相当于C++语言中的”//“。

多行注释中，由”–[[“表示注释开始，并且一直延续到”]]”为止。这种注释相当于C语言中的”/**/“。在注释当中，”[[“和”]]”是可以嵌套的。

Lua 数据类型

Lua是动态类型语言，变量不要类型定义,只需要为变量赋值。 值可以存储在变量中，作为参数传递或结果返回。

Lua中有8个基本类型分别为：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread和table。

数据类型 描述
nil 这个最简单，只有值nil属于该类，表示一个无效值（在条件表达式中相当于false）。
boolean 包含两个值：false和true。
number 表示双精度类型的实浮点数
string 字符串由一对双引号或单引号来表示
function 由 C 或 Lua 编写的函数
userdata 表示任意存储在变量中的C数据结构
thread 表示执行的独立线路，用于执行协同程序
table Lua 中的表（table）其实是一个”关联数组”（associative arrays），数组的索引可以是数字或者是字符串。在 Lua 里，table 的创建是通过”构造表达式”来完成，最简单构造表达式是{}，用来创建一个空表。

Lua 变量

变量在使用前，必须在代码中进行声明，即创建该变量。

编译程序执行代码之前编译器需要知道如何给语句变量开辟存储区，用于存储变量的值。

Lua 变量有三种类型：全局变量、局部变量、表中的域。

Lua 中的变量全是全局变量，那怕是语句块或是函数里，除非用 local 显式声明为局部变量。

局部变量的作用域为从声明位置开始到所在语句块结束。

变量的默认值均为 nil。

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a = 5               
local b = 5         -- 局部变量

Lua 编程

经典的”Hello world”的程序总是被用来开始介绍一种语言。在Lua中，写一个这样的程序很简单：

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print("Hello world")

在Lua中，语句之间可以用分号”；”隔开，也可以用空白隔开。一般来说，如果多个语句写在同一行的话，建议总是用分号隔开。

Lua 有好几种程序控制语句，如：

　　条件控制： if 条件 then … elseif 条件 then … else … end

　　While循环： while 条件 do … end

　　Repeat循环： repeat … until 条件

　　For循环： for 变量 = 初值，终点值，步进 do … end

　　For循环： for 变量1，变量2，… ，变量N in表或枚举函数 do … end

注意一下，for的循环变量总是只作用于for的局部变量，你也可以省略步进值，这时候，for循环会使用1作为步进值。 你可以用break来中止一个循环。

如果你有程序设计的基础，比如你学过Basic，C之类的，你会觉得Lua也不难。但Lua有几个地方是明显不同于这些程序设计语言的，所以请特别注意。

语句块

语句块在C++中是用”{“和”}”括起来的，在Lua中，它是用do 和 end 括起来的。比如：

1
do print("Hello") end

你可以在 函数 中和 语句块 中定局部变量。

赋值语句

赋值语句在Lua被强化了。它可以同时给多个变量赋值。 例如：

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a,b,c,d=1,2,3,4

甚至是：

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    a,b=b,a -- 多么方便的交换变量功能啊。
```  

在默认情况下，变量总是认为是全局的。假如你要定义局部变量，则在第一次赋值的时候，需要用local说明。比如：

```lua
     local a,b,c = 1,2,3 -- a,b,c都是局部变量

循环语句

while 循环：while 条件 do … end

repeat 循环：repeat … until 条件

for 循环：for 变量 = 初值，终点值，步进 do … end

for 循环：for 变量1，变量2，… ，变量N in表或枚举函数 do … end

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while:

    my_table = {1,2,3}
    local index = 1 -- 注意: table 中的索引从1开始
    while my_table[index] do -- 只要条件返回True,就一直执行循环
    print(my_table[index])
    index = index +1 -- Lua中没有i++ 的写法,所以只能用这种写法
    end
    -- 输出 1
    -- 2
    -- 3

repeat:(相当于其他语言中的do…while) 

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local snum = 1 --起始值
repeat
print("snum is "..snum)
snum = snum + 1
until snum == 4 --当snum 等于 4 时 跳出循环
--输出:
--snum is 1
--snum is 2
--snum is 3

for:

1
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3
for i=1,10,2 do -- 这里i=1表示起始值, 10 表示最大值, 2表示步进值(可以没有,默认值为1,也就是其他语言里的i++)
    print(i)
end

注意一下，for的循环变量总是只作用于for的局部变量，你也可以省略步进值，这时候，for循环会使用 1 作为步进值。

可以用break来中止一个循环。

数值运算

和C语言一样，支持+, -, *, /。但Lua还多了一个”^”。这表示指数乘方运算。比如2^3 结果为8, 2^4结果为16。 连接两个字符串，可以用”..”运处符。如：

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"This a " .. "string." -- 等于 "this a string"

比较运算

< > <= >= == ~= 分别表示 小于，大于，不大于，不小于，相等，不相等 所有这些操作符总是返回 true 或 false。 对于Table，Function和Userdata类型的数据，只有 == 和 ~=可以用。相等表示两个变量引用的是同一个数据。比如：

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a={1,2}
b=a
print(a==b, a~=b) -- true, false
a={1,2}
b={1,2}
print(a==b, a~=b) -- false, true

逻辑运算

and, or, not

其中，and 和 or 与C语言区别特别大。 在这里，请先记住，在Lua中，只有 false 和 nil 才计算为 false，其它任何数据都计算为 true，0 也是 true！

　　and 和 or 的运算结果不是 true和false，而是和它的两个操作数相关。

　　a and b： 如果a为false，则返回a；否则返回b

　　a or b： 如果 a 为true，则返回a；否则返回b

举几个例子：

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print(4 and 5) --> 5
print(nil and 13) --> nil
print(false and 13) --> false
print(4 or 5) --> 4
print(false or 5) --> 5

在Lua中这是很有用的特性，也是比较令人混洧的特性。 我们可以模拟C语言中的语句：

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x = a? b : c

在Lua中，可以写成： 

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x = a and b or c

最有用的语句是： 

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x = x or v

它相当于： 

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if not x then x = v end

Table

关系表类型，这是一个很强大的类型。我们可以把这个类型看作是一个数组。只是C语言的数组，只能用正整数来作索引；在Lua中，你可以用任意类型来作数组的索引，除了nil。同样，在C语言中，数组的内容只允许一种类型；在Lua中，你也可以用任意类型的值来作数组的内容，除了nil。

Table的定义很简单，它的主要特征是用”{“和”}”来括起一系列数据元素的。比如： 

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T1 = {} -- 定义一个空表
T1[1]=10 -- 然后我们就可以象C语言一样来使用它了。
T1["John"]={Age=27, Gender="Male"}

这一句相当于： 

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T1["John"]={} -- 必须先定义成一个表，还记得未定义的变量是nil类型吗
T1["John"]["Age"]=27
T1["John"]["Gender"]="Male"

当表的索引是字符串的时候，我们可以简写成： 

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T1.John={}
T1.John.Age=27
T1.John.Gender="Male"

或 

1
T1.John{Age=27, Gender="Male"}

这是一个很强的特性。 在定义表的时候，我们可以把所有的数据内容一起写在”{“和”}”之间，这样子是非常方便，而且很好看。比如，前面的T1的定义，我们可以这么写： 

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T1=
　　{
    10, -- 相当于 [1] = 10
    [100] = 40,
    John= -- 如果你原意，你还可以写成：["John"] =
    {
    Age=27, -- 如果你原意，你还可以写成：["Age"] =27
    Gender=Male -- 如果你原意，你还可以写成：["Gender"] =Male
    },
    20 -- 相当于 [2] = 20
}

看起来很漂亮，不是吗？我们在写的时候，需要注意三点：

　　第一，所有元素之间，总是用逗号”，”隔开；

　　第二，所有索引值都需要用”[“和”]”括起来；如果是字符串，还可以去掉引号和中括号；

　　第三，如果不写索引，则索引就会被认为是数字，并按顺序自动从1往后编；

　　表类型的构造是如此的方便，以致于常常被人用来代替配置文件。是的，不用怀疑，它比ini文件要漂亮，并且强大的多。

Lua 函数

在Lua中，函数是对语句和表达式进行抽象的主要方法。既可以用来处理一些特殊的工作，也可以用来计算一些值。

Lua 提供了许多的内建函数，你可以很方便的在程序中调用它们，如print()函数可以将传入的参数打印在控制台上。

Lua 函数主要有两种用途：

1.完成指定的任务，这种情况下函数作为调用语句使用；

2.计算并返回值，这种情况下函数作为赋值语句的表达式使用。

函数，在Lua中，函数的定义也很简单。典型的定义如下： 

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function (a,b) -- add 是函数名字，a和b是参数名字
    return a+b -- return 用来返回函数的运行结果
end

请注意，return语言一定要写在end之前。假如你非要在中间放上一句return，那么请写成：do return end。 还记得前面说过，函数也是变量类型吗？上面的函数定义，其实相当于： 

1
add = function (a,b) return a+b end

当你重新给add赋值时，它就不再表示这个函数了。你甚至可以赋给add任意数据，包括nil （这样，你就清除了add变量）。Function是不是很象C语言的函数指针呢？ 和C语言一样，Lua的函数可以接受可变参数个数，它同样是用”…”来定义的，比如： 

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function sum (a,b,…)

如果想取得…所代表的参数，可以在函数中访问arg局部变量（表类型）得到。如

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sum(1,2,3,4)

则，在函数中， 

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a = 1, b = 2, arg = {3, 4}

更可贵的是，它可以同时返回多个结果，比如： 

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function s()
　　return 1,2,3,4
end
a,b,c,d = s() -- 此时，a = 1, b = 2, c = 3, d = 4

前面说过，表类型可以拥有任意类型的值，包括函数！因此，有一个很强大的特性是，拥有函数的表，哦，我想更恰当的应该说是对象吧。Lua可以使用面向对象编程了。不信？那我举例如下： 

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t = {
　　　　 Age = 27
　　　　 add = function(self, n) self.Age = self.Age+n end
　　}
　　print(t.Age) -- 27
　　t.add(t, 10)
　　print(t.Age) -- 37

不过，t.add(t,10) 这一句实在是有点土对吧？没关系，在Lua中，你可以简写成： 

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t:add(10) -- 相当于 t.add(t,10)

实例

以下实例定义了函数 max()，参数为 num1, num2，用于比较两值的大小，并返回最大值：

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--[[ 函数返回两个值的最大值 --]]
function max(num1, num2)

   if (num1 > num2) then
      result = num1;
   else
      result = num2;
   end

   return result; 
end
-- 调用函数
print("两值比较最大值为 ",max(10,4))
print("两值比较最大值为 ",max(5,6))

以上代码执行结果为：

两值比较最大值为     10
两值比较最大值为     6