Lua中的函数（function）、可变参数、局部函数、尾递归优化等实例讲解

一、函数

在Lua中，函数是作为"第一类值"（First-Class Value），这表示函数可以存储在变量中，可以通过参数传递给其他函数，或者作为函数的返回值（类比C/C++中的函数指针），这种特性使Lua具有极大的灵活性。
 
Lua对函数式编程提供了良好的支持，可以支持嵌套函数。
 
另外，Lua既可以调用Lua编写的函数，还可以调用C语言编写的函数（Lua所有的标准库都是C语言写的）。
 
定义一个函数

代码如下：

function hello()

print('hello')

end

hello函数不接收参数，调用：hello()，虽然hello不接收参数，但是还可以可以传入参数：hello(32)
 
另外如果只传递一个参数可以简化成functionname arg的调用形式（注意数值不行）

代码如下：

> hello '3'

hello

> hello {}

hello

> hello 3

stdin:1: syntax error near '3'

 
另外对变量名也不适用

代码如下：

> a = 21

> print a

stdin:1: syntax error near 'a'

 
另外，Lua函数不支持参数默认值，可以使用or非常方便的解决（类似Javascript）

代码如下：

> function f(n)

>> n = n or 0

>> print(n)

>> end

> f()

0

> f(1)

1

Lua支持返回多个值，形式上非常类似Python：

代码如下：

> function f()

>> return 1,2,3

>> end

> a,b,c = f()

> print(a .. b .. c)

123

 
函数调用的返回值可以用于table：

代码如下：

> t = {f()}

> print(t[1], t[2], t[3])

1        2        3

 
可见，f()返回的三个值分别称为table的3个元素，但是情况并不总是如此：

代码如下：

> t = {f(), 4}

> print(t[1], t[2], t[3])

1        4        nil

这次，f()返回的1,2,3只有1称为table的元素；

代码如下：

> t = {f(), f()}

> print(t[1], t[2], t[3], t[4], t[5])

1        1        2        3        nil

 
总之：只有最后一项会完整的使用所有返回值（假如是函数调用）。
 
对于无返回值的函数，可以使用(f())的形式强行返回一个值(nil)

代码如下：

> function g()

>> end

> print(g())

  

> print((g()))

nil

实际上，(f())形式的调用返回一个且只返回一个值

代码如下：

> print((f()))

1

> print(f())

1        2        3

二、变长参数

Lua支持编程参数，使用简单（借助于table、多重赋值）

代码如下：

> function f(...)

for k,v in ipairs({...}) do

print(k,v)

end

end

> f(2,3,3)

1        2

2        3

3        3

使用多重赋值的方式

代码如下：

> function sum3(...)

>> a,b,c = ...

>> a = a or 0

>> b = b or 0

>> c = c or 0

>> return a + b +c

>> end

> =sum3(1,2,3,4)

6

> return sum3(1,2)

3

通常在遍历变长参数的时候只需要使用{…}，然而变长参数可能会包含一些nil；那么就可以用select函数来访问变长参数了：select('#', …)或者 select(n, …)

select('#', …)返回可变参数的长度，select(n,…)用于访问n到select('#',…)的参数

代码如下：

> =select('#', 1,2,3)

3

> return select('#', 1,2, nil,3)

4

> =select(3, 1,2, nil,3)

nil        3

> =select(2, 1,2, nil,3)

2        nil        3

注意：Lua5.0中没有提供…表达式，而是通过一个隐含的局部table变量arg来接收所有的变长参数，arg.n表示参数的个数；

三、函数式编程

函数做一个First-Class Value可以赋值给变量，用后者进行调用

代码如下：

> a = function() print 'hello' end

> a()

hello

> b = a

> b()

hello

匿名函数

代码如下：

> g = function() return function() print 'hello' end end

> g()()

hello

函数g返回一个匿名函数；
 
闭包是函数式编程的一种重要特性，Lua也支持

代码如下：

> g = function(a) return function() print('hello'.. a); a = a + 1 end end

> f = g(3)

> f()

hello3

> f()

hello4

四、局部函数

局部函数可以理解为在当前作用域有效的函数，可以用local变量来引用一个函数：

代码如下：

> do

>> local lf = function() print 'hello' end

>> lf()

>> end

hello

> lf()

stdin:1: attempt to call global 'lf' (a nil value)

stack traceback:

stdin:1: in main chunk

[C]: in ?

需要注意的是，对于递归函数的处理

代码如下：

> do

local lf = function(n)

if n <= 0 then

return

end

print 'hello'

n = n -1

lf(n)

end

lf(3)

end

hello

stdin:8: attempt to call global 'lf' (a nil value)

stack traceback:

stdin:8: in function 'lf'

stdin:9: in main chunk

[C]: in ?

而应该首先声明local lf, 在进行赋值

代码如下：

do

local lf;

lf = function(n)

if n <= 0 then

return

end

print 'hello'

n = n -1

lf(n)

end

lf(3)

end

hello

hello

hello

Lua支持一种local function(…) … end的定义形式：

代码如下：

> do

local function lf(n)

if n <= 0 then

return

end

print 'hello'

n = n -1

lf(n)

end

lf(3)

end

hello

hello

hello

> lf(3)

stdin:1: attempt to call global 'lf' (a nil value)

stack traceback:

stdin:1: in main chunk

[C]: in ?

五、尾调用

所谓尾调用，就是一个函数返回另一个函数的返回值：

代码如下：

function f()

…

return g()

end

 
因为调用g()后，f()中不再执行任何代码，所以不需要保留f()的调用C信息；Lua做了这样的优化，称为"尾调用消除"，g()返回后，控制点直接返回到调用f()的地方。
 
这种优化对尾递归非常有益，通常递归意味着调用C的不断增长，甚至可能造成堆栈溢出；而尾递归提供了优化条件，编译器可以优化掉调用C。
 
下面的递归函数没有使用尾递归，而参数为大数时，堆栈溢出：

代码如下：

> function f(n)

>> if n <= 0 then

>> return 0

>> end

>> a = f(n-1)

>> return n * a

>> end

> f(10000000000)

stdin:5: stack overflow

stack traceback:

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

...

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:5: in function 'f'

stdin:1: in main chunk

[C]: in ?

优化为尾递归

代码如下：

function f(n, now)

if n <= 0 then

return now

end

 

return f(n-1, now*n)

end

f(10000000000, 1)

运行n久也无堆栈溢出；