Lua1.1 Lua 的參考手冊 （一）

說明：
這個文檔是 Lua1.1 的 doc 目錄裏的 manual.ps 文件。
原文版權歸原做者全部，這篇翻譯只是做爲學習之用。若是翻譯有不當之處，請參考原文。
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編程語言 Lua 的參考手冊

摘要：Lua 是嵌入式語言，被設計用來作爲一個配置語言給其它程序使用。本文檔描述 Lua 編程語言以及 Lua 程序和宿主 C 程序交互的 API。它展現了一些使用這些主要特色的例子。

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1 簡介
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Lua 是一種嵌入式編程語言，支持過程式編程與數據描述功能。它常常作爲別的程序的配置語言使用。Lua 是由 R. Ierusalimschy, L. H. de Figueiredo 和 W. Celes 設計, 由 W. Celes 實現。

Lua 被實現爲由 C 語言寫成的庫。作爲一個嵌入式語言，Lua 沒有 "main" 函數的概念；它只能嵌入到宿主運行，叫作嵌入程序。宿主能夠執行一段 Lua 代碼，能夠讀寫 Lua 變量，能夠註冊被 Lua 代碼調用的 C 函數。經過註冊 C 函數，Lua 能夠擴展本身以應對不一樣的領域，從而建立可定製、共享語法框架的編程語言。

Lua 是自由分發的軟件，正常提供沒有什麼保證。本文檔裏描述的這個實現能夠從下面的匿名 ftp 獲得：

www.lua.org/ftp/refman-1.1.ps.gz

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2 環境和模塊
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Lua 中全部的語句都在一個全局環境中執行。這個全局環境持有全部的全局變量和函數，在嵌入語言一開始執行時進行初始化，並持續到結束。

這個全局環境能夠用 Lua 代碼或者嵌入程序來管理，能夠經過 Lua 的實現庫來讀寫全局變量。

全局變量不須要聲明。全部的變量被認爲是全局的除非明確聲明爲 local （詳見 4.4.5 節，local 的聲明）。在第一次賦值以前，全局變量的值爲 nil。

Lua 的執行單元叫作模塊（module） 。module 的語法爲（注一）：

 module --> { statement | function }

一個模塊能夠包含語句和/或函數定義，能夠在一個文件中或者在一個宿主程序的字符串中。當執行一個模塊，首先它全部的函數和語句被編譯，函數被添加到全局環境，而後語句按順序執行。模塊對於全局環境的全部修改是持久的，這些修改在模塊結束後依然可見。修改包括全局變量的修改和新函數的定義（注二）

注一：這裏如常見的擴展的 BNF 範式同樣，{ a } 表示 0 個或多個 a，[ a ] 表示一個可選的 a，{ a } +(加號是右上角標）表示一個或多個 a。
注二：實際上，一個函數的定義就是給一個全局變量賦值。（詳見第 3 節）。

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3 類型
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Lua 是動態類型語言。變量沒有類型；只有值有類型。全部值含有本身的類型。全部，Lua 語言中沒有類型定義。

Lua 中有七種基本數據類型：nil, number, string, function, Cfunction, userdata, 和 table。Nil 是值爲 nil 的類型，它的主要性質就是和其它值不一樣。Number 表示實數（浮點型），string 是字符串。

函數是第一類值（first-class values）。這意味着他們能夠存儲在變量中，作爲參數傳遞給其餘函數或者作爲結果返回。當函數被定義，它的函數體被編譯並保存在一個給定名稱的全局變量。Lua 能夠調用（和操做）寫在 Lua 或 C 中的函數；後者的類型是 Cfunction。

userdata 類型容許 Lua 變量保存任意的 C 指針（void*）。它至關於 C 語言中的 void* 型指針，因此在 Lua 中除分配和相等測試操做之外，其它的操做是無效的。

table 類型實現爲關聯數組，便可以用數字和字符串索引的數組。所以，該類型不只可用於表示普通數組，也能夠用於表示符號表，集合，記錄等。爲表示一個記錄，Lua 使用字段名爲下標。語言經過提供 a.name 這種表示做爲 a["name"] 的語法糖。

須要特色注意的是 table 是對象而非值。變量不能包含 table，只能引用它。賦值，參數傳遞，返回老是會涉及到 table 的引用，而不會對 table 進行拷貝。並且，table 必須在使用前顯式建立。詳見 4.5.7 節。

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4 語言
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這節介紹 Lua 的詞法，語法和語義。

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4.1 詞法約定
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Lua 是區別大小寫的語言。標識符能夠是任何字母，數字，下劃線組成的字符串，且首字母不可爲數字。下面這些是保留的關鍵字，不可用作標識符：
and     do     else     elseif     end
function     if     local     nil     not
or     repeat     return     until     then     while

下面的字符串留作它用：
~= <= >= < > = .. + - * / %
( ) { } [ ] @ ; , .

字符串常量能夠由成對的單引號或雙引號界定，而且能夠包括 C 語言風格的轉義序列 '\n', '\t' 和 '\r'。註釋可在字符串外面的任何地方用兩個連字符（--）開始，直到行尾。

數值常量能夠由可選的小數部分，可選的指數部分寫成。下面是一些有效的數值常量示例：
4 4. .4 4.57e-3 .3e12

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4.2 約定
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Lua 提供了一些自動轉化。在字符串上的算術運算會試圖把字符串轉化爲數值。更明確的說，字符串經過 C 函數 strtod 轉化爲數值。相反的，當一個數值參與字符串操做時，數值會被轉化爲字符串。按照如下規則：若是數值是一個整數，沒有指數或小數點，則直接轉化；不然，它和標準 C 函數 printf 用格式 "%g" 同樣的格式轉化。

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4.3 調整
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Lua 中的函數能夠返回多個值。由於函數沒有類型聲明，編譯器不知道函數會返回多少值。因此，有時候，值列表必須在運行時調整到給定長度：若是實際值多於所需，那麼多餘的值會被扔掉；若是須要的值多於實際的，根據須要在列表中進行 nil 擴展。調整也發生在其它地方，例如多重賦值。

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4.4 語句
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Lua 支持幾乎全部常規的語句。常規的命令包括：賦值，控件結構和過程調用。很是規的命令包括 4.5.7 節中描述的表的構造函數，和局部變量的聲明。

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4.4.1 塊
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一個塊（block）就是一個順序執行的語句列表。任何語句均可以可選的後跟一個分號。
block --> { stat sc } [ret sc]
sc --> [ ';' ]
因爲語義分析的緣由， return 語句只能寫做爲一個塊裏的最後一句。這一個約束同時能夠避免了「語句不可達」的錯誤。

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4.4.2 賦值
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Lua 支持多重賦值。因此，語法定義了賦值的左邊但是一個變量列表，右邊能夠是一個表達式的列表。兩個列表元素都以逗號分割。
stat --> varlist1 '=' explist1
varlist1 --> var { ',' var }
這個語句首先求出全部右邊的值，再排列左邊的變量，最後對其賦值。因此，能夠這樣交換兩個變量的值，以下所示：
x, y = y, x
賦值前，值的列表被調整到和變量列表的長度相等（詳見 4.3 節）。
一個名字能夠指示一個全局變量或者局部變量。
var --> name
var --> var '[' exp1 ']' | var '.' |name
方括號用來索引 table。在這種狀況下，var 通過求值必須是一個 table；不然，會有一個執行錯誤。語法 var.NAME 僅僅是 var['NAME'] 的語法糖。

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4.4.2 控制結構
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控制結構的條件表達式能夠返回任何值。全部不是 nil 的值都被認爲是真，nil 被認爲是假。if, while 和 repeat 和別的語言中的意義同樣。
stat --> while exp1 do block end
stat --> repeat block until exp1
stat --> if exp1 then block { elseif } [else block] end
elseif --> elseif exp1 then block
return 用於從函數中返回值。由於一個函數能夠返回多個值，return 語句的語法是：
ret --> return explist

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4.4.2 表達式作爲語句
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全部可能出現反作用的表達式均可以做爲語句執行。這包括函數調用和列表的構造：
stat --> functioncall
stat --> tableconstructor
最後返回的值被丟棄。函數調用在 4.5.8 節解釋，構造函數是 4.5.7 節的主題。

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4.4.2 局部聲明
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局部變量能夠在塊中的任何位置聲明。它的做用域從聲明的地方開始，直到塊結束。聲明能夠包含賦初始值。
stat --> local declist [init]
declist --> name { ',' name }
init --> '=' explist1
若是聲明時含有賦初值操做，那麼他和多重賦值有一樣的語義。不然，全部的變量被初始化爲 nil。

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4.5 表達式
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4.5.1 簡單表達式
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簡單表達式是：
exp --> '(' exp ')'
exp --> nil
exp --> 'number'
exp --> 'literal'
exp --> var
數值（數值常量）和字符串常量在 4.1 節解釋過了。變量在 4.4.2 節解釋過了。

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4.5.2 算術運算符
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Lua 支持常見的算術運算符，意思也保持不變。這些操做符是二元操做符 +, -, *, / 和一元操做符 + 和 －。操做數必須是數值，或者能夠根據 4.2 節中給出的規則轉化爲數值的字符串，

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4.5.3 關係運算符
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Lua 提供瞭如下的關係運算符：
< > <= >= ~= =
他們返回 nil 作爲假，1 作爲真。

相等首先比較兩個操做數的類型。若是不一樣，結果爲 nil。不然，比較它們的值。數值或字符串以常見的方式比較。表, Cfuntion 和函數按引用比較，也就是說，兩個比較的表只有是同一個的時候才被認爲是相等的。不等操做 ~＝ 和相等運算具備徹底相反的結果。

其它的操做符只能應用於字符串或數值。若是一個參數是一個字符串，另外一個也會被轉化爲字符串，而且它們的值以字典序進行比較。不然，兩個都是數值的話，狀況相似。

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4.5.4 邏輯運算符
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全部的邏輯運算符，如控制結構同樣，認爲 nil 爲假而其它的都爲真。像關係運算符同樣，他們返回 nil 爲假，1 爲真。輪迴運算符是：
and or not
and 和 or 是短路求值，也就是說，第二個操做數只在須要的時候才被求值。

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4.5.5 鏈接
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Lua 提供了一個字符串鏈接操做符「.."，操做數必須是字符串或者數字，若是是數字的話，則按 4.2 節描述的規則進行轉化。

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4.5.6 優先級
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操做符的優先級以下表所示，從低到高排列：
and or
< > <= >= ~= =
..
+ -
* /
not + (unary) - (unary)
二元操做符具體左結合性

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4.5.7 表的構造函數
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Table 的構造函數是建立表的構造函數。表的構造函數有不一樣的使用方法。最簡單的一種是：
tableconstructor --> '@' '(' [exp1 ] ')'
這樣的表達式會生成一個新的的空表。表的尺寸是可選的，而且能夠給初始表的大小一個提示。Lua 中的表能夠根據須要進行動態擴展不管初始大小是多大。

構造一個表並初始化一些字段能夠用下面的語法：
tableconstructor --> '@' [name] fieldlist
這樣的表達式會新建一個表，表的值是肯定的，表中的一些字段根據 fieldlist 被初始化了。若是這裏給出了 name，將會調用一個參數爲這個表的 name 函數。該函數能夠用來字段值，新建一些默認字段，或者用來作其它的有反作用的事。
fieldlist --> '{' [ffieldlist1 ] '}'
ffieldlist1 --> ffield { ',' ffield }
ffield --> name '=' exp
這些字段列表初始化表中具名的字段。以下面的例子：
a = @f { x = 1, y = 3 } 和下面的是等價的： temp = @(2) temp.x = 1 temp.y = 3 f(temp) a = temp 可使用下面的語法初始化列表 fieldlist --> '[' [lfieldlist1 ] ']' lfieldlist1 --> exp { ',' exp } 例如： a = @["v1", "vv"] 和下面的等價： temp = @(2) temp[1] = "v1" temp[2] = "vv" a = temp 在特定的狀況下，下面的表達式是徹底等價的： @f{} @f[] --------- 4.5.8 函數調用 --------- 函數調用語法以下： functioncall --> var '(' [explist1 ] ')'        explist1 --> { exp1 ',' } exp 這裏，var 但是是什麼變量（全局的，局部的，下標索引的等），只要它的類型爲 function 或 Cfunction. 全部的表達式參數在函數調用以前被從左到右求值；而後參數被調整到和函數調用所用的參數個數一致（詳見 4.3 節）；以後被賦值對實際參數。 由於一個函數能夠返回多個值（詳見 4.4.3 節），返回值的個數在使用以前會進行調整。若是一個函數做爲語句使用（詳見 4.4.4 節），它的返回結果會被調整到 0 個（也就是所有丟棄）。若是一個函數在須要一個值（語法中被表示爲非終結的 exp1）的地方調用，它的返回結果會被調整到 1 個。若是一個函數在須要多個值的地方調用（語法上表示爲非終結的 exp），不對返回結果進行調整。 ------------------- 4.6 函數定義 ------------------- 函數能夠在模塊中的任何全局層面定義；函數不能夠定義在另外一個函數中。函數定義的語法是: function --> function name '(' [parlist1 ] ')' block end 當 Lua 發現一個函數定義，它把函數體編譯爲字節碼保存在全局變量 name 中，類型爲 function。 參數和局部變量的表現同樣，由參數值進行初始化。 parlist1 --> 'name' { ',' name } 結果由 return 語句返回（見 4.4.3）節。若是執行到函數最後也沒有 return 指令的話，函數不返回值。 （未完待續）