Lua-基础（四）迭代器

迭代器是一种支持指针类型的结构，它可以遍历集合的每一个元素。在 Lua 中我们 常常使用函数来描述迭代器，每次调用该函数就返回集合的下一个元素。常常使用函数来描述迭代器，每次调用该函数就返回集合的下一个元素。

闭包和迭代器

  • 迭代器需要保留上一次成功调用的状态
  • 迭代器需要保留下一次成功调用的状态

我们知道闭包可以保留每次调用的状态。并且可以方便的访问局部变量；所以我们也可以使用闭包来构建迭代器。
还记得我们在做for循环遍历表时的pairs(t)的迭代器吗？我们尝试自己来写一个迭代器：

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-- 迭代器
local function list_iter(t)
    local i=0
    local n=#t
    return function ()
        i=i+1
        if i<=n then
            return t[i]
        end
    end
end

local t={4,5,8} --创建表
local iter = list_iter(t) --创建迭代器变量实例

while true do
    local element=iter() --使用迭代器
    if element==nil then
        break
    end
    print('数据为:'..element)
end

Ps：如果要创建一个闭包必须要创建其外部局部变量。所以一个典型的闭包的结构包含两个函数：一个是闭包自己；另一个是工厂（创建闭包的函数）。
当然我们可以将这个迭代器应用于for循环中：

for value in list_iter(t) do
    print(value)
end

迭代器小例子-访问文件

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-- 打开文件
local file = io.open('hh.txt',"r")--指定文件操作为读取
if nil==file then
    print('文件打开失败')
end

function ReadFile(file)
    return function ()
        local line=file:read('*l') --以行的形式进行读取
        if nil==line then
            return nil
        else
            return line
        end
    end
end

for data in ReadFile(file) do
    print(data)
end

-- 使用while的话
local readfile=ReadFile(file)
while true do
    local line=readfile()
    if line==nil then
        break
    end
    print(line)
end

深入了解for循环

在上面的闭包迭代器中我们不难发现，如果使用for循环则可以免去while循环所需的迭代闭包变量，
这样使用起来就比while循环要方便一些。那for循环是怎么做到的呢？
让我们来看看for循环的格式：
for var_1, ..., var_n in explist do block end
在for循环我们可以使用多个参数，如之前我们使用的系统自带的表迭代器，我们可以获得k和v的值。
在in关键字后接需要被迭代的数据源列表（也就是说可以迭代多个列表），然后在do后对遍历项进行处理。
Ps：其实在lua中，for的执行顺序是这样的：

  1. 首先，初始化，计算 in 后面表达式的值，表达式应该返回范性 for 需要的三个值：迭代函数，状态常量和控制变量；与多值赋值一样，如果表达式返回的结果个数不足三个会自动用 nil 补足，多出部分会被忽略。
  2. 第二，将状态常量和控制变量作为参数调用迭代函数（注意：对于 for 结构来说，状态常量没有用处，仅仅在初始化时获取他的值并传递给迭代函数）。
  3. 第三，将迭代函数返回的值赋给变量列表。
  4. 第四，如果返回的第一个值为 nil 循环结束，否则执行循环体。
  5. 第五，回到第二步再次调用迭代函数

从某种意义上来说，for循环还是依赖于while循环做的优化。
其等价为：

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do
local _f, _s, _var = explist
while true do
local var_1, ... , var_n = _f(_s, _var)
_var = var_1
if _var == nil then break end
block
end
end

无状态迭代器

上面我们依据闭包的思想实现的迭代器其核心思想就是保留状态，那有没有一种方式无需保留状态构建迭代器呢？

让我们回想一下，系统自带的pairs(t)迭代器有使用到闭包吗？答案是：没有
所以pairs(t)迭代器就是一种无状态迭代器~
我们尝试着实现一个pairs的效果，其代码如下：

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function iter(a,i)
    i=i+1
    local v=a[i]
    if v then
        return i,v
    end
end

function ipairs(a)
    return iter,a,0
end

local tt={45,46,100}
for key, value in ipairs(tt) do
    print(key,value)
end

我们每次调用ipairs时，都自动去调用iter，并且在调用时保留iter迭代函数，a迭代数据，0迭代索引。（很神奇吧，这种写法估计只有lua的作者才能想到，简直天才~）
Ps：同理，lua中ipairs也是这样调用其他函数的（调用next函数）

多状态控制器

很多情况下，迭代器需要保存多个状态信息而不是简单的状态常量和控制变量，最
简单的方法是使用闭包，还有一种方法就是将所有的状态信息封装到 table 内，将 table
作为迭代器的状态常量，因为这种情况下可以将所有的信息存放在 table 内，所以迭代函
数通常不需要第二个参数。

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