迭代器與泛型 for 1

迭代器與 closure

1. 「迭代器」是一種可以遍歷一種集合中的所有元素的機制
2. 在 lua 中通常將迭代器表示為函數(shù)
3. 每調(diào)用一次函數(shù)，即返回集合中的「下一個」元素
4. 每個迭代器都需要在每次成功調(diào)用之間保存一些狀態(tài)
5. 這樣就知道它現(xiàn)在所在的位置以及如何步進到一下位置
6. 一個 closure 就是一種可以訪問其外部嵌套環(huán)境中的局部變量的函數(shù)
7. 這些變量可用于在成功調(diào)用之間保持狀態(tài)值
8. 從而使 closure 可以記住它在一次遍歷中所在的位置
9. 創(chuàng)建一個 closure 必須創(chuàng)建它的「非局部變量」
10. 一個closure 結(jié)構(gòu)通常包含兩個函數(shù)
    1. closure 本身
    2. 創(chuàng)建該 closure 的工廠函數(shù)

while

1. values 就是工廠薄扁，每次調(diào)用這個工廠率寡，就會創(chuàng)建一個新的 closure 即迭代器其本身
2. 這個 closure 將它的想要保存在其外部變量 t 和 i 中
3. 每當(dāng)調(diào)用這個迭代器時迫卢，它就從列表 t 中返回下一個值
4. 直到最后一個元素返回后，迭代器會返回 nil冶共，表示迭代的結(jié)束

function values(t)
    local i = 0
    return function () 
        i = i + 1
        return t[i]
    end
end
t = {123, 333, 444}
iter = values(t) -- 創(chuàng)建迭代器
while true do
    local element = iter() -- 調(diào)用迭代器
    if element == nil then
        break
    end
    print(element)
end

泛型 for

1. 泛型 for 記錄了每一次迭代循環(huán)
2. 它在內(nèi)部保存了迭代器函數(shù)乾蛤，因此不需要 iter 變量
3. 它在每次新迭代時調(diào)用迭代器每界，并在迭代器返回 nil 時循環(huán)結(jié)束

function values(t)
    local i = 0
    return function () 
        i = i + 1
        return t[i]
    end
end
t = {123, 333, 444}
-- 泛型 for
t = {123, 333, 444}
for element in values(t) do
    print(element)
end

高級用法

1. 遍歷當(dāng)前輸入文件中所有單詞的迭代器
2. 需要保持的值
   1. 當(dāng)前行的內(nèi)容
   2. 以及該行所處的位置
3. 使用 string.find 在當(dāng)前行中調(diào)用，以當(dāng)前位置作為起始位置來搜索一個單詞
4. 使用模式 %w+ 用來表示一個「單詞」家卖， 英語匹配一個或多個文字或數(shù)字字符
5. 如果找到了一個單詞眨层，迭代器將當(dāng)前位置更新為該單詞之后的第一個字符，并返回該單詞
6. 否則上荡，迭代器讀取新的一行并重復(fù)這個搜索過程
7. 若沒有剩余的行趴樱，則返回 nil, 以此表示迭代的結(jié)束。

-- 編寫迭代器
function allwords()
    local line = io.read() -- 當(dāng)前行
    local pos = 1 -- 一行中的位置
    return function () -- 迭代器函數(shù)
       while line do --  只要 line 不為 nil 循環(huán)執(zhí)行
            -- 返回開始位置和結(jié)束位置 
            local start, end = string.find(line, "%w+", pos)
            if s then -- 是否找到一個單詞
                pos = e + 1 -- 找到一個單詞榛臼，則移到這個單詞的下一個位置
                return string.sub(line, s) -- 返回該單詞
            else
                line = io.read() -- 這一行沒找到伊佃，嘗試讀取下一行
                pos = 1
            end
       end
       return nil -- 沒有剩余行了，遍歷結(jié)束
    end
end

-- 調(diào)用迭代器
for word in allwords() do
    print(word)
end

泛型 for 的語義

1. 上述的迭代器需要為每一個新的循環(huán)創(chuàng)建一個新的 closure沛善，開銷很大
2. 泛型 for 在循環(huán)過程內(nèi)保存了迭代器函數(shù)
3. 保存了 3 個值
   1. 一個迭代器函數(shù)
   2. 一個恒定狀態(tài)
   3. 一個控制變量

-- var-list 變量列表 , exp-list 表達式列表, 多個元素可用 , 逗號分割
-- 通常表達式列表只有一個元素航揉，即只有一句對迭代器工廠的調(diào)用
for <var-list> in <exp-list> do
    <code block>
end

for k, v in pairs(t) do
    print(k, v)
end

for line in io.lines() do
    io.write(line, "\n")
end

1. 變量列表的第一元素稱為「控制變量」，在循環(huán)過程中該值絕不會為 nil金刁，當(dāng)它為 nil 時循環(huán)結(jié)束
2. for 首先會先對 in 后面的表達式求值帅涂，這些表達式應(yīng)返回 3 個值供 for 保存
   1. 迭代器函數(shù)
   2. 恒定狀態(tài)
   3. 控制變量的初值
3. 類似多重賦值，即只有最后一個表達式才會產(chǎn)生多個結(jié)果
4. 且只會保留前 3 個值尤蛮，多余的值被丟棄媳友，不足的話，用 nil 補足
5. 在初始化步驟后产捞，for 會以恒定狀態(tài)和控制變量來調(diào)用迭代器函數(shù)
6. 然后 for 將迭代器函數(shù)的返回值賦予變量列表中的變量
7. 如果變量列表中的第一個元素（即控制變量）的返回值為 nil醇锚，則循環(huán)終止
8. 否則，for 執(zhí)行循環(huán)體坯临，然后再次調(diào)用迭代器函數(shù)焊唬，并重復(fù)這個過程
9. 從 for 構(gòu)建的角度來說，恒定狀態(tài)的內(nèi)容與 for 本身是完全無關(guān)的看靠。for 只是保存了初始化中返回的值赶促，并在調(diào)用迭代器函數(shù)時傳入該值。

for var_1, ..., var_n in <exp-list> do
    <code clock>
end

-- 上述代碼等價于如下代碼s
do
   -- _f 為迭代器函數(shù)挟炬，_s 為恒定狀態(tài)鸥滨，控制變量的初值為 a0
   local _f, _s, _var = <exp-list>
   while true do
        local var_1, ... var_n = _f(_s, _var)
        _var = var_1
        if _var == nil then
            break
        end
    end
    <code block>
end

1. _f 為迭代器函數(shù)，_s 為恒定狀態(tài)谤祖，控制變量的初值為 a?
2. 在循環(huán)過程中控制變量的值依次為 a? = f(s, a?) 婿滓、a? = f(s, a?) 以此類推
3. 直至 ai 為 nil 結(jié)束循環(huán)
4. 如果 for 還有其他變量，那么 他們也會在每次調(diào)用 f 后獲得額外的值