Lua中的一些常用函數(shù)庫實例講解
前言
這篇文章將會來一些比較輕松的內(nèi)容，就是簡單的介紹一下Lua中幾個常用的庫。簡單的說就是幾個API的介紹。所以說，看起來比較容易，也沒有多大的分量。就是純粹的總結(jié)。使用庫就是為了方便我們的開發(fā)，提高開發(fā)效率，同時也能保證代碼的質(zhì)量。希望大家以后也不要重復(fù)造輪子了。
數(shù)學(xué)庫
數(shù)學(xué)庫（math）由一組標(biāo)準的數(shù)學(xué)函數(shù)構(gòu)成。這里主要介紹幾個常用的函數(shù)，其它的大家可以自行百度解決。
三角函數(shù)（sin,cos,tan……）
所有的三角函數(shù)都使用弧度單位，可以用函數(shù)deg（角度）和rad（弧度）來轉(zhuǎn)換角度和弧度。示例代碼：
print(math.sin(math.rad(30))) -- 0.5
謹記：三角函數(shù)的參數(shù)都是弧度，在實際使用中不要忘了，是弧度。
取整函數(shù)（floor,ceil）
floor：返回不大于x的最大整數(shù)；向下取整；
ceil：返回不小于x的最大整數(shù)；向上取整。示例代碼：
print(math.floor(5.6)) -- 5
print(math.ceil(5.6)) -- 6
最大值和最小值（max,min）
max：取參數(shù)中的最大值；
min：取參數(shù)中的最小值。示例代碼：
print(math.max(2, 3, 2, 14, 2, 30, -3)) -- 30
print(math.min(2, 3, 2, 14, 2, 30, -3)) -- -3
生成偽隨機數(shù)的函數(shù)（random,randomseed）
在實際開發(fā)中，生成隨機數(shù)的需求是經(jīng)常有的。使用random和randomseed這兩個函數(shù)就可以輕易的完成。math.random用于生成偽隨機數(shù)，可以用3種方式來調(diào)用它：
（1）如果在調(diào)用時不提供任何參數(shù)，它將返回一個在區(qū)間[0, 1)內(nèi)均勻分布的偽隨機實數(shù)；
（2）如果提供了一個整數(shù)n作為參數(shù)，它將返回一個在區(qū)間[1, n]內(nèi)的偽隨機整數(shù)；
（3）如果提供了兩個整數(shù)參數(shù)m和n，它將返回一個在區(qū)間[m, n]內(nèi)的偽隨機整數(shù)。
示例代碼如下：
print(math.random()) -- 輸出一個大于等于0，小于1的值
print(math.random(2)) -- 輸出不是1就是2
print(math.random(3, 4)) -- 輸出不是3就是4
如果你按照上面的代碼運行，然后再看著我寫的注釋，你可能就要罵我了，什么破注釋了，明顯就是錯的么？每次運行的輸出結(jié)果都是一樣的。是的，結(jié)果是一樣的，這就要說到即將出場的math.randomseed。函數(shù)math.randomseed用于設(shè)置偽隨機數(shù)生成器的種子數(shù)。（看到這里，我姑且認為你是已經(jīng)有過一年編程經(jīng)驗的人員了，所以，你就不要問我什么是種子了，這種概念性的東西，我想百度百科或者維基百科比我更有指導(dǎo)意義）math.randomseed的唯一參數(shù)就是一個我們稱為種子數(shù)的值。一般我們的做法是在一個程序啟動時，用一個固定的種子數(shù)來調(diào)用它，以此初始化偽隨機數(shù)生成器。那么如何設(shè)置這個math.randomseed的種子值呢？如果使用同一個種子值的話，每次得到的隨機數(shù)就會是一樣的，在實際開發(fā)中，一般都是使用當(dāng)前時間作為種子值，比如：
math.randomseed(os.time())
這樣就好了。一般在我們的程序啟動時，初始化一次種子就足夠了。我曾經(jīng)傻傻的在一個循環(huán)中，使用math.random取隨機數(shù)，每次都調(diào)用math.randomseed(os.time())設(shè)置種子值（為什么不可以？你可以自己試一試，看看結(jié)果。如果不懂，留下你的迷惑，我們繼續(xù)交流）。
math.randomseed(os.time())
print(math.random()) -- 輸出一個大于等于0，小于1的值
print(math.random(2)) -- 輸出不是1就是2
print(math.random(3, 4)) -- 輸出不是3就是4
這樣就好了，運行一下，看看結(jié)果吧。
table庫
table庫是由一些輔助函數(shù)構(gòu)成的，這些函數(shù)將table作為數(shù)組來操作（重點：作為數(shù)組來操作的）。
插入和刪除函數(shù)
table.insert用于將一個元素插入到一個數(shù)組的指定位置，它會移動后續(xù)元素以空出空間。如果在調(diào)用table.insert時沒有指定位置參數(shù)，則會將元素添加到數(shù)組末尾。示例代碼：
local tb = {10, 20, 30}
table.insert(tb, 40) -- 在table的最后插入，結(jié)果為：{10, 20, 30, 40}
table.insert(tb, 2, 15) -- 在table的位置2插入，結(jié)果為：{10, 15, 20, 30, 40}
函數(shù)table.remove會刪除并返回數(shù)組指定位置上的元素，并將該位置之后的所有元素前移，以填補空缺。如果在調(diào)用這個函數(shù)時不指定位置參數(shù)，它就會刪除數(shù)組的最后一個元素。示例代碼：
local tb = {10, 20, 30}
print(table.remove(tb)) -- 刪除最后一個元素，并返回30；最后，tb = {10, 20}
print(table.remove(tb, 1)) -- 刪除第一個元素并返回10；最后，tb = {20}
現(xiàn)在有了這兩個操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆棧那就輕而易舉了。等什么？自己試一試吧。
排序
對數(shù)組進行排序，這種需求，在實際開發(fā)中那是100%會遇到的。所以了，不會使用Lua對數(shù)組進行排序，那是會被別人笑掉大牙的。廢話少說。在Lua中，我們可以用table.sort完成這個任務(wù)。它可以對一個數(shù)組進行排序，還可以指定一個可選的次序函數(shù)。這個次序函數(shù)有兩個參數(shù)，如果希望第一個參數(shù)在排序結(jié)果中位于第二個參數(shù)值前，就應(yīng)當(dāng)返回true；如果沒有提供這個函數(shù)，table.sort就使用默認的小于操作。實例代碼：
local tb = {20, 10, 2, 3, 4, 89, 20, 33, 2, 3}
-- 默認是升序排序
table.sort(tb)
for _, v in ipairs(tb) do
print(v)
end
print("=======")
-- 修改為降序排序
table.sort(tb, function (a, b) if a > b then return true end end)
for _, v in ipairs(tb) do
print(v)
end
但是，在實際開發(fā)中，我們經(jīng)常犯這樣的錯誤，總是試圖對一個table的索引進行排序。在table中，索引是一個無序的集合。如果對它們進行排序，則必須將它們復(fù)制到一個數(shù)組中，然后對這個數(shù)組進行排序。這就是我為什么一開始強調(diào)的，table庫是對數(shù)組進行操作的。示例代碼：
local tb = {x = 20, z = 10, y = 30, m = 2, n = 8} -- 這是一個key無序的table
-- 如果想按照key的升序排列，下列代碼是不起作用的
table.sort(tb)
for k, v in pairs(tb) do
print(k .. " = " .. v)
end
正確做法是將這個table的所有key放入到一個數(shù)組中，對這個數(shù)組進行排序。示例代碼：
local tb = {x = 20, z = 10, y = 30, m = 2, n = 8} -- 這是一個key無序的table
local keyTb = {}
for k, _ in pairs(tb) do
keyTb[#keyTb + 1] = k
end
table.sort(keyTb)
for _, v in ipairs(keyTb) do
print(v .. " = " .. tb[v])
end
現(xiàn)在就是按照key的升序排列了。
連接
使用table.concat可以完成數(shù)組的連接。它接受一個字符串?dāng)?shù)組，并返回這些字符串連接后的結(jié)果，它有一個可選參數(shù)，用于指定插到字符串之間的分隔符，同時這個函數(shù)另外還接受兩個可選參數(shù)，用于指定第一個和最后一個要連接的字符串索引。示例代碼：
local tb = {"Jelly", "Think", "Is", "Good"}
local strTb = table.concat(tb, " ")
print(strTb)
字符串庫
重點來了，學(xué)習(xí)每種語言，在實際工作時，我們總是在和字符串進行打交道。Lua也不例外，在Lua中真正的字符串操作能力來源于字符串庫，字符串庫中的所有函數(shù)都導(dǎo)出在模塊string中?，F(xiàn)在就來對string庫進行總結(jié)。
基礎(chǔ)字符串函數(shù)
直接通過代碼來說吧，示例代碼：
local str = "Jelly Think"
-- string.len可以獲得字符串的長度
local len = string.len(str)
print(len) -- 11
-- string.rep返回字符串重復(fù)n次的結(jié)果
str = "ab"
local newStr = string.rep(str, 2) -- 重復(fù)兩次
print(newStr) -- abab
-- string.lower將字符串小寫變成大寫形式，并返回一個改變以后的副本
str = "Jelly Think"
newStr = string.lower(str)
print(newStr) -- jelly think
-- string.upper將字符串大寫變成小寫形式，并返回一個改變以后的副本
newStr = string.upper(str)
print(newStr) -- JELLY THINK
這里重點介紹一下string.sub(s, i, j)函數(shù)，它可以從字符串s中提取第i個到第j個字符。在Lua中，字符串的第一個字符的索引是1，但是，索引也可以是負數(shù)，表示從字符串的尾部開始計數(shù)，索引-1代表字符串的最后一個字符，以此類推。
local str = "[Jelly Think]"
local newStr = string.sub(str, 2, -2)
print(newStr) -- Jelly Think
newStr = string.sub(str, 2, 6)
print(newStr) -- Jelly
（重點：在Lua中，字符串和其它語言的一樣，是不可變的，以上的操作，都會返回一個新的值，但并不會修改原來的字符串。謹記，謹記?。。。?br /> 函數(shù)string.char和函數(shù)string.byte用于轉(zhuǎn)換字符及其內(nèi)部數(shù)值表示；string.char函數(shù)接受零個或多個整數(shù)，并將每個整數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的字符，然后返回一個由這些字符連接而成的字符串。string.byte(s, i)返回字符串s中第i個字符的內(nèi)部數(shù)值表示，它的第二個參數(shù)是可選的，調(diào)用string.byte(s)可返回字符串s中第一個字符的內(nèi)部數(shù)值表示。示例代碼：
print(string.char(97)) -- a
local i = 98
print(string.char(i, i + 1, i + 2)) -- bcd
print(string.byte("abc")) -- 97
print(string.byte("abc", 2)) -- 98
print(string.byte("abc", 2, 3)) -- 98 99
print(string.byte("abc", -1)) -- 99
在Lua中也有一個神奇的函數(shù)，string.format。和C語言中的printf是一致的。之所以說它神奇，因為它用的太多了，也太好用了。以至于我這里就不多廢話了，我相信你們都會的。
模式匹配
由于模式匹配的東西比較多，所以，準備單獨寫篇博文單獨總結(jié)。
I/O庫
I/O庫為文件操作提供了兩種不同的模型，簡單模型和完整模型。簡單模型假設(shè)有一個當(dāng)前輸入文件和一個當(dāng)前輸出文件，它的I/O操作均作用于這些文件。完整模型則使用顯式地文件句柄。它采用了面向?qū)ο蟮娘L(fēng)格，并將所有的操作定義為文件句柄上的方法。
簡單I/O模型
簡單模型的所有操作都作用于兩個當(dāng)前文件。I/O庫將當(dāng)前輸入文件初始化為進程標(biāo)準輸入（stdin），將當(dāng)前輸出文件初始化為進程標(biāo)準輸出。在執(zhí)行io.read()操作時，就會從標(biāo)準輸入中讀取一行。
用函數(shù)io.input和io.output可以改變這兩個當(dāng)前文件。io.input(filename)調(diào)用會以只讀模式打開指定的文件，并將其設(shè)定為當(dāng)前輸入文件；除非再次調(diào)用io.input，否則所有的輸入都將來源于這個文件；在輸出方面，io.output也可以完成類似的工作。說完了input和output，在來聊聊io.write和io.read。
io.write接受任意數(shù)量的字符串參數(shù)，并將它們寫入當(dāng)前輸出文件；它也可以接受數(shù)字參數(shù)，數(shù)字參數(shù)會根據(jù)常規(guī)的轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換為字符串。如果希望有更多的控制，可以使用string.format進行控制。函數(shù)io.read從當(dāng)前輸入文件中讀取字符串，它的參數(shù)決定了要讀取的數(shù)據(jù)：
| “*all” | 讀取整個文件 |
| “*line” | 讀取下一行 |
| “*number” | 讀取一個數(shù)字 |
| <num> | 讀取一個不超過<num>個字符的字符串 |
直接看一段示例代碼吧：
-- 先建立input.txt和output.txt兩個文件
-- 在input.txt文件中寫入以下內(nèi)容：
--[[
http://dhdzp.com
果凍想 | 一個原創(chuàng)文章分享網(wǎng)站
88
--]]
io.input("input.txt") -- 從input.txt文件中讀取
io.output("output.txt") -- 寫入到output.txt文件
-- 向input.txt寫入一些測試數(shù)據(jù)
io.write("JellyThink", "\n")
io.write("果凍想", "\n")
io.write("http://dhdzp.com", "\n")
io.write(88)
讀取一整個文件的示例代碼：
str = io.read("*all") -- 讀取所有
--[[
print(str)
http://dhdzp.com
果凍想 | 一個原創(chuàng)文章分享網(wǎng)站
88
--]]
print(str)
每次讀取一行的示例代碼：
-- 用來判斷是否已經(jīng)讀到了文件末尾
-- 如果已經(jīng)到了末尾，就返回nil;否則返回空字符串
local mark = io.read(0)
while mark do
print(io.read("*line"))
mark = io.read(0)
if not mark then
print("File end.")
break
end
end
完整I/O模型
簡單I/O功能太受限了，以至于基本沒有什么用處，而用的更多的則是這里說的完整I/O模型。完整I/O模型可以進行更多的I/O控制，它是基于文件句柄的，就好比與C語言中的FILE*，表示一個正在操作的文件。
要打開一個文件，可以使用io.open函數(shù)，它有兩個參數(shù)，一個表示要打開的文件名，另一個表示操作的模式字符串。模式字符串可以有以下四種取值方式：
（1）”r”：以讀取方式打開文件；只能對文件進行讀取操作；
（2）”w”：以寫入方式打開文件；可以對文件進行寫入操作，但是會覆蓋文件原有內(nèi)容；
（3）”a”：以追加方式打開文件；可以對文件進行寫入操作；會在原來文件的基礎(chǔ)在，進行追加寫入；
（4）”b”：表示打開二進制文件，這種模式一般都是和前面三種混合使用，比如：”rb”,”wb”。
open函數(shù)會返回表示文件的一個句柄；如果發(fā)生錯誤，就返回nil，一條錯誤消息和一個錯誤代碼。示例代碼：
-- 訪問一個不存在的文件
print(io.open("ooxx.txt", r))
--[[
輸出以下內(nèi)容:
nil ooxx.txt: No such file or directory 2
--]]
當(dāng)成功打開一個文件以后，就可以使用read/write方法讀寫文件了，這與read/write函數(shù)相似，但是需要用冒號語法，將它們作為文件句柄的方法來調(diào)用，示例代碼：
local hFile = io.open("input.txt", r)
if hFile then
local strContent = hFile:read("*all")
--local strContent = hFile.read(hFile, "*all") 你也可以使用這種方法
print(strContent)
end
我們也可以將完整I/O模式與簡單I/O模式混合使用。通過不指定參數(shù)調(diào)用io.input()，可以得到當(dāng)前輸入文件的句柄；而通過io.input(handle)，可以設(shè)置當(dāng)前輸入文件的句柄，比如，需要臨時改變當(dāng)前輸入文件，可以這樣做：
-- io.input()不傳入?yún)?shù)時，獲取當(dāng)前的輸入文件句柄
local hCurrent = io.input()
-- 打開一個新的文件
io.input("input.txt")
-- 在新的文件上進行操作
local strContent = io.read("*all")
print(strContent)
-- 關(guān)閉當(dāng)前文件
io.input():close()
-- 操作完成以后，恢復(fù)到以前的狀態(tài)
io.input(hCurrent)
其它文件操作
函數(shù)tmpfile返回一個臨時文件的句柄，這個句柄是以讀/寫方式打開；這個文件會在程序結(jié)束時自動刪除。我們在使用時，可以直接io.tmpfile()就ok了。
函數(shù)flush會將緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)寫入文件，它與write函數(shù)一樣，將其作為一個函數(shù)調(diào)用時，io.flush()會刷新當(dāng)前輸出文件；而將其作為一個方法調(diào)用時，f:flush()會刷新某個特定的文件f。
函數(shù)seek可以獲取和設(shè)置一個文件的當(dāng)前位置。它的一般形式是f:seek(whence, offset)，其參數(shù)的具體含義如下：
（1）whence取值set，offset表示為相對于文件起始的偏移量；
（2）whence取值cur，offset表示為相對于當(dāng)前位置的偏移量；
（3）whence取值end，offset表示為相對于文件末尾的偏移量。
函數(shù)的返回值與whence無關(guān)，它總是返回文件的當(dāng)前位置，即相對于文件起始處的偏移字節(jié)數(shù)。根據(jù)上述的描述，來一小段示例代碼：
function GetFileSize(hFile)
local currentPos = hFile:seek() -- 獲取當(dāng)前位置
local size = file:seek("end") -- 獲取文件大小
file:seek("set", currentPos)
return size
end
操作系統(tǒng)函數(shù)
操作系統(tǒng)庫定義在table os中，其中包含了文件操作函數(shù)、獲取當(dāng)前日期和時間的函數(shù)。為了保證Lua的可移植性，所以對于文件庫來說，就比較簡單，它只包含兩個函數(shù)：
用于文件改名的os.rename函數(shù)；
用于刪除文件的os.remove函數(shù)。
但是對于獲取日期和時間的函數(shù)，還是有必要花費一點時間總結(jié)一下的。
日期與時間
在Lua庫中提供了兩個非常重要的日期和時間函數(shù)，分別是time和date。那就先從time函數(shù)開始。
time
如果不帶任何參數(shù)調(diào)用time函數(shù)，它會以數(shù)字形式返回當(dāng)前的日期和時間。返回的數(shù)值表示當(dāng)前時間到某個特定時間的秒數(shù)，在不同的系統(tǒng)上，這個特定的時間是不一樣的。如果用一個table作為參數(shù)調(diào)用它，它會返回一個數(shù)字，表示該table中所描述的日期和時間。這種table具有以下有效字段：
| year | 一個完整的年份 |
| month | 01-12 |
| day | 01-31 |
| hour | 00-23 |
| min | 00-59 |
| sec | 00-59 |
| isdst | 一個布爾值，true表示夏令時 |
前三個字段是必須要有的，比如：
print(os.time()) -- 輸出當(dāng)前時間的描述
print(os.time({year=2014,month=8,day=14}))
date
函數(shù)date是time的一個反函數(shù)，它可以將一個表示日期和時間的數(shù)字轉(zhuǎn)換成某些高級的表現(xiàn)形式。其第一個參數(shù)是格式字符串，指定了期望的表示形式；第二個參數(shù)是日期和時間的數(shù)字，默認為當(dāng)前日期和時間。例如：
local tbCurrentTime = os.date("*t")
for k, v in pairs(tbCurrentTime) do
print(k .. "=" .. tostring(v))
end
這樣就會輸出當(dāng)天的時間，你運行以下代碼看看。其實data函數(shù)沒有多少需要說的。只是data函數(shù)的第一個參數(shù)的格式種類是非常多的，可以去百度一下。我一般用一個*t就夠了。但是了解一下其它的也還不錯。
對于這里說到的time和date兩個函數(shù)，一般time函數(shù)返回的描述不適合人去讀，我們一般都是保存這個數(shù)字，在后臺進行處理；對于date函數(shù)，它返回的內(nèi)容適合人去讀，所以，一般使用date返回的數(shù)據(jù)在UI上顯示。
總結(jié)
對于任何語言來說，一個標(biāo)準庫都是一個非常龐大的東西，Lua也是這樣，所以這篇文章寫的也比較長。抱歉，這只是第一部分，后面還有第二部分。所以呢，大家還是將就著看吧。雖然深的東西沒有多少，但是這也是我們?nèi)腴T一門語言的必經(jīng)之路。少年們，努力吧。
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