Lua基础 函数（一）

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。下面有3个例子，分别将函数当作一条语句；当作表达式（后面两个是一类）。

print(8*9, 9/8)                  --> 72	1.125
a = math.sin(3) + math.cos(10)   --> a = -0.69795152101659
print(os.date())                 --> Sat Mar  9 12:14:08 2013

函数如果带参数，那么就要用（arg1， arg2，...）括起来，如果没有参数，就写个空（），说明这是个函数调用。

特例，如果函数只有一个参数，并且参数类型是字符串或者table，那么（）可以省略，如下示例：

print "Hello World"   <==>   print("Hello World")
dofile 'a.lua'        <==>   dofile('a.lua')
print[[a multi-line   <==>   print([[a multi-line
 message]]                    message]])
f{x=10, y=20}         <==>   f({x=10, y=20})
type{}                <==>   type({})

Lua支持面向对象，操作符为冒号‘：’。o:foo(x) <==> o.foo(o, x)，这个在后面会专门写一篇文章。

Lua程序可以调用C语言或者Lua实现的函数。Lua基础库中的所有函数都是用C实现的。调用一个用C实现的函数，和调用一个用Lua实现的函数，二者没有任何区别。

Lua函数的定义语法比较常规，如下示例：

function add(a)
    local sum = 0
    for i, v in ipairs(a) do
        sum = sum + v
    end
    return sum
end

函数的参数跟局部变量一样，用传入的实参来初始化，多余的实参被丢弃，多余的形参初始化为nil。示例如下：

function f(a, b) return a or b end

f(3)        -- a=3, b=nil
f(3, 4)     -- a=3, b=4
f(3, 4, 5)  -- a=3, b=4 (5被丢弃)

虽然Lua可以处理这样的情况，但是不鼓励这种传入错误数量参数的函数调用，可能会使程序运行时有点小问题。不过，有些情况下，这个特性可以加以利用，例如下面示例的默认参数：

1.多返回值

不同于常规函数，Lua的函数可以返回多个返回值。一些Lua中预定义的函数可以返回多个返回值。例如string.find函数，在string中匹配一个sub-string，string.find返回sub-string的起始位置和结束位置。利用多赋值语句来获取函数的多个返回值。

用Lua写的函数也可以返回多个返回值，如下示例，查找array中的最大值，并返回其位置和值

Lua会根据实际情况来使函数的返回值个数适应调用处的期望。

1）如果一个函数调用作为一条语句，所有的返回值都被丢弃

2）如果一个函数调用作为一个表达式，除了3）的情况，返回值只保留第一个

3）在多赋值，返回值作为实参来调用其他函数，table中，return语句中，这4种调用场景，如果函数调用作为其最后一个表达式，那么会保留所有的返回值，然后根据实际调用需要再纠正。

示例：

-- 多赋值，函数调用是最后一个表达式
x,y = foo2()      -- x="a", y="b"
x = foo2()        -- x="a", "b" is discarded
x,y,z = 10,foo2() -- x=10, y="a", z="b"
x,y = foo0()      -- x=nil, y=nil
x,y = foo1()      -- x="a", y=nil
x,y,z = foo2()    -- x="a", y="b", z=nil

-- 多赋值，函数调用不是最后一个表达式，因此返回值只保留第一个
x,y = foo2(), 20     -- x="a", y=20
x,y = foo0(), 20, 30 -- x=nil, y=20, 30 is discarded

-- 返回值作为实参来调用其他函数
print(foo0())         -->
print(foo1())         --> a
print(foo2())         --> a b
print(foo2(), 1)      --> a 1
print(1, foo2())      --> 1 a b 
print(foo2() .. "x")  --> ax (see next)

-- table中
t = {foo0()} -- t = {} (an empty table)
t = {foo1()} -- t = {"a"}
t = {foo2()} -- t = {"a", "b"}

-- table中，但是函数调用不是最后一个表达式
t = {foo0(), foo2(), 4} -- t[1] = nil, t[2] = "a", t[3] = 4

-- return语句中
function foo (i)
	if i == 0 then return foo0()
	elseif i == 1 then return foo1()
	elseif i == 2 then return foo2()
	end
end

print(foo(1)) --> a
print(foo(2)) --> a b
print(foo(0)) -- (no results)
print(foo(3)) -- (no results)

用括号来强制返回值个数为一个：

print((foo0())) --> nil
print((foo1())) --> a
print((foo2())) --> a

因此，括号千万别乱用，尤其是return后的值，如果用了括号，那么就只返回一个值。

函数unpack可以返回多个值，它传入一个array，然后返回array中的每一个值。

print(unpack{10,20,30}) --> 10 20 30
a,b = unpack{10,20,30} -- a=10, b=20, 30 is discarded

unpack的一个重要用法是泛型调用，提供了比C语言中更大的灵活性。在Lua中，如果你想调用一个函数f，传入可变数量的参数，很简单，

f(unpack(a))

unpack返回a中的所有值，并传给f作为参数，下面示例：

f = string.find
a = {"hello", "ll"}
print(f(unpack(a)))  --> 3 4

Lua中的unpack是用C实现的。其实我们也可以用Lua来实现它

function unpack (t, i)
	i = i or 1
	if t[i] then
		return t[i], unpack(t, i + 1)
	end
end

2. 变参

Lua中的一些函数接受可变数量的参数，例如print函数。print函数是用C来实现的，但是我们也可以用Lua来实现变参函数。下面是一个示例：

function add (...)
	local s = 0
	for i, v in ipairs{...} do
		s = s + v
	end
	return s
end
print(add(3, 4, 10, 25, 12)) --> 54

参数列表中的'...'指明该函数可以接受变参。我们可以将‘...’当作一个表达式，或者一个多返回值的函数（返回当前函数的所有参数）。例如

local a, b = ...

用可选参数的前两个初始化局部变量a，b的值。再看下面的例子，

function foo(a, b, c)   <==>   function foo(...) local a, b, c = ...

function id (...) return ... end

上面这个函数简单地返回它所有的参数。下面的例子，说明了一个跟踪函数调用的技巧

function foo1 (...)
	print("calling foo:", ...)
	return foo(...)
end

再看一个实用的例子。Lua提供了不同的函数来格式化文本string.formant和写文本io.write，我们可以简单地将二者合二为一。

function fwrite (fmt, ...)
	return io.write(string.format(fmt, ...))
end

注意有一个固定的参数fmt。变参函数可能含有不定数目的固定参数，后面再跟变参。Lua会将前面的实参赋值给这些固定参数，剩下的实参才能当作变参看待。下面是几个示例：

CALL                              PARAMETERS
fwrite()                       -- fmt = nil, no varargs
fwrite("a")                    -- fmt = "a", no varargs
fwrite("%d%d", 4, 5)           -- fmt = "%d%d", varargs = 4 and 5

如果想要迭代处理变参，可以用{...}来将所有的变参收集到一个table中。但是有时变参中可能含有非法的nil，我们可以用select函数。select函数有一个固定的参数selector，然后跟一系列的变参。调用的时候，如果selector的值为数字n，那么select函数返回变参中的第n个参数，否则selector的值为'#'，select函数会返回可变参数的总数目。下面示例：

for i=1, select('#', ...) do
	local arg = select(i, ...)     -- get i-th parameter
	<loop body>
end

注意，select("#", ...)返回变参的数目，包括nil在内。

3. 带名字的参数

Lua中函数的参数传递是基于位置的，当调用函数的时候，实参根据位置来匹配形参。但是，有的时候，根据名字来匹配更实用。例如，系统函数os.rename，我们会经常忘记新名字和旧名字哪个在前；为了解决这个问题，我们尝试重新定义这个函数。下面这个

-- invalid code
rename(old="temp.lua", new="temp1.lua")

上面这个代码是非法的，Lua并不支持这样的语法。但是我们可以修改一点点，来实现相同的效果。

function rename (arg)
	return os.rename(arg.old, arg.new)
end

用这种方式来传递参数是很实用的，尤其是，当函数有多个参数，并且其中一些是可有可无时。例如，用GUI库创建一个新的窗口

w = Window{ x=0, y=0, width=300, height=200,
            title = "Lua", background="blue",
            border = true
          }

Window函数可以检查必须的参数，并且给可选参数赋予默认值等。假设_Window函数可以用来创建一个新窗口，但是它必须要全部的参数。那我们就可以重新定义一个Window函数如下：

function Window (options)
	-- check mandatory options
	if type(options.title) ~= "string" then
		error("no title")
	elseif type(options.width) ~= "number" then
		error("no width")
	elseif type(options.height) ~= "number" then
		error("no height")
	end
	
	-- everything else is optional
	_Window(options.title,
		options.x or 0,                     -- default value
		options.y or 0,                     -- default value
		options.width, options.height,
		options.background or "white",      -- default
		options.border                      -- default is false (nil)
		)
end

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