Lua作图教程之lua基础

一、什么是Lua?

Lua 是一个小巧的脚本语言,巴西里约热内卢天主教大学里的一个研究小组于1993年开发,其设计目的是为了嵌入应用程序中,从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。Lua由标准C编写而成,几乎在所有操作系统和平台上都可以编译,运行。一个完整的Lua解释器不过200k,在目前所有脚本引擎中,Lua的速度是最快的。这一切都决定了Lua是作为嵌入式脚本的最佳选择。相比Python和Per的内核,Lua的内核小于120KB,而Python的内核大约860KB,Perl的内核大约1.1MB。Lua语言支持面向对象编程和函数式编程,它提供了一个通用类型的表table,可以实现数组、哈希表、集合、对象的功能。Lua支持协同进程机制。作为一门可扩展的语言,Lua提供简单而稳定的交互接口,如Lua和C程序可通过一个堆栈交换数据,这使得Lua语言可以快速地和其它语言实现整合。总体来说,Lua语言具备以下优点:(1)语言优美、轻巧 (2)性能优良、速度快 (3)可扩展性强。正因为Lua语言具备了这样的特点,使得它能和游戏开发领域的需求完美地结合起来,因为我们需要这样的一门语言,它能够和C/C++进行完美地交互,因为我们需要它对底层进行封装。它需要足够地简单,因为我们需要简单、灵活、快速地编写代码。那么显然Lua就是我们一直在寻找地这种语言。

二、Lua可以做什么?

尽管博主已经告诉了大家太多的关于Lua语言的优秀特性,相信大家仍然会对Lua语言的能力存在怀疑。大家或许会想,Lua到底可以做什么呢?在《Lua游戏开发》一书中作者已经告诉了我们答案:

1、编辑游戏的用户界面

2、定义、存储和管理基础游戏数据

3、管理实时游戏事件

4、创建和维护开发者友好的游戏存储和载入系统

5、编写游戏的人工智能系统

6、创建功能原型,可以之后用高性能语言移植

这时候我们似乎觉得Lua语言在某种程度上就是专门为游戏开发而诞生的,因为它将大量的优秀特性全部指向了游戏开发领域,因此Lua语言走进走进游戏开发领域变得顺利成章,那么,让我们接着往下看吧,Lua在游戏开发领域有那些成熟的案例吧。

三、哪些游戏使用了Lua?

1、魔兽世界

如果提到Lua在游戏领域中第一次崭露头角,我们就不能不说《魔兽世界》这款游戏,由于《魔兽世界》在其客户端中使用了Lua,使得Lua在游戏领域的作用第一次被展示出来,Lua语言因此在游戏开发领域成名。Lua语言的虚拟机很轻巧,可以很容易地嵌入到客户端程序中。如果需要更新客户端,只需要更新脚本程序即可,无需重新编译整个客户端。这样地优点使得Lua在游戏开发领域一战成名,可以说是《魔兽世界》为游戏开发领域带来了这样激动人心的伟大语言,作为Lua在游戏领域攻城略地的尝试,《魔兽世界》功不可没。

2、大话西游2

如果说《魔兽世界》开辟Lua在国外游戏领域地战场,那么网易的《大话西游2》无疑是开启了国内游戏制作公司使用Lua的先河。2002年网易开发《大话西游2》时,决定在客户端内嵌入新的脚本语言,因为当时使用的微软JScript存在较多Bug、维护不便、兼容性差。当时该项目技术负责人云风吸取了《大话西游1》时外挂泛滥的教训,决定选择一个新的语言,这样既能摆脱对JScript的依赖,又能有效地打击外挂制作者,权衡再三,最终选择了Lua 4.0。后来《大话西游2》在市场上取得了成功,国内游戏开发行业纷纷受此影响采用Lua,可以说是网易Lua走进了国内开发者的视野,不过到今天为止,Lua在国内仍然是一门较为小众的语言,从《大话西游2》引领国内开发者将视角转向Lua到今天将近10余年地时间,此中缘由,只有大家自己去想个清楚啦。

四、带你走进Lua的世界

最后想和大家分享是Lua语言编程的一个简单的示例,因为博主觉得以后做游戏用脚本语言的场景会越来越多,所以能学会一门脚本语言能为你的游戏开发之路增色不少。因为博主刚开始学,所以脚本中有不足之处,希望大家能谅解,在学校的时间一天天地在减少,博主希望能和大家共同度过最后的这段时间。博主使用的是Lua5.2,使用的Sublime Text2作为脚本编辑器配合LuaDev插件进行编程的,如果大家想用懒惰点的办法,可以使用Lua for Windows这个集成环境。好了,下面开始吧,作为第一个Lua程序,我们直接给出代码,具体的语法及API大家可以自己去查阅。

注释

写一个程序,总是少不了注释的。

在Lua中,你可以使用单行注释和多行注释。

单行注释中,连续两个减号”–”表示注释的开始,一直延续到行末为止。相当于C++语言中的”//“。

多行注释中,由”–[[“表示注释开始,并且一直延续到”]]”为止。这种注释相当于C语言中的”/**/“。在注释当中,”[[“和”]]”是可以嵌套的。

Lua 数据类型

Lua是动态类型语言,变量不要类型定义,只需要为变量赋值。 值可以存储在变量中,作为参数传递或结果返回。

Lua中有8个基本类型分别为:nil、boolean、number、string、userdata、function、thread和table。

数据类型 | 描述
—|—
nil | 这个最简单,只有值nil属于该类,表示一个无效值(在条件表达式中相当于false)。
boolean | 包含两个值:false和true。
number | 表示双精度类型的实浮点数
string | 字符串由一对双引号或单引号来表示
function | 由 C 或 Lua 编写的函数
userdata | 表示任意存储在变量中的C数据结构
thread | 表示执行的独立线路,用于执行协同程序
table | Lua 中的表(table)其实是一个”关联数组”(associative arrays),数组的索引可以是数字或者是字符串。在 Lua 里,table 的创建是通过”构造表达式”来完成,最简单构造表达式是{},用来创建一个空表。

Lua 变量

变量在使用前,必须在代码中进行声明,即创建该变量。

编译程序执行代码之前编译器需要知道如何给语句变量开辟存储区,用于存储变量的值。

Lua 变量有三种类型:全局变量、局部变量、表中的域。

Lua 中的变量全是全局变量,那怕是语句块或是函数里,除非用 local 显式声明为局部变量。

局部变量的作用域为从声明位置开始到所在语句块结束。

变量的默认值均为 nil。

1  
2  
a = 5                 
local b = 5         -- 局部变量  

—|—

Lua 编程

经典的”Hello world”的程序总是被用来开始介绍一种语言。在Lua中,写一个这样的程序很简单:

1  
print("Hello world")  

—|—

在Lua中,语句之间可以用分号”;”隔开,也可以用空白隔开。一般来说,如果多个语句写在同一行的话,建议总是用分号隔开。

Lua 有好几种程序控制语句,如:

条件控制: if 条件 then … elseif 条件 then … else … end

While循环: while 条件 do … end

Repeat循环: repeat … until 条件

For循环: for 变量 = 初值,终点值,步进 do … end

For循环: for 变量1,变量2,… ,变量N in表或枚举函数 do … end

注意一下,for的循环变量总是只作用于for的局部变量,你也可以省略步进值,这时候,for循环会使用1作为步进值。 你可以用break来中止一个循环。

如果你有程序设计的基础,比如你学过Basic,C之类的,你会觉得Lua也不难。但Lua有几个地方是明显不同于这些程序设计语言的,所以请特别注意。

语句块

语句块在C++中是用”{“和”}”括起来的,在Lua中,它是用do 和 end 括起来的。比如:

1  
do print("Hello") end  

—|—

你可以在 函数 中和 语句块 中定局部变量。

赋值语句

赋值语句在Lua被强化了。它可以同时给多个变量赋值。 例如:

1  
a,b,c,d=1,2,3,4  

—|—

甚至是:

1  
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3  
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5  
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7  
    a,b=b,a -- 多么方便的交换变量功能啊。  
```    
  
在默认情况下,变量总是认为是全局的。假如你要定义局部变量,则在第一次赋值的时候,需要用local说明。比如:  
  
```lua  
     local a,b,c = 1,2,3 -- a,b,c都是局部变量  

—|—

循环语句

while 循环:while 条件 do … end

repeat 循环:repeat … until 条件

for 循环:for 变量 = 初值,终点值,步进 do … end

for 循环:for 变量1,变量2,… ,变量N in表或枚举函数 do … end

1  
2  
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11  
while:  
  
    my_table = {1,2,3}  
    local index = 1 -- 注意: table 中的索引从1开始  
    while my_table[index] do -- 只要条件返回True,就一直执行循环  
    print(my_table[index])  
    index = index +1 -- Lua中没有i++ 的写法,所以只能用这种写法  
    end  
    -- 输出 1  
    -- 2  
    -- 3  

—|—

repeat:(相当于其他语言中的do…while)

1  
2  
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5  
6  
7  
8  
9  
local snum = 1 --起始值  
repeat  
print("snum is "..snum)  
snum = snum + 1  
until snum == 4 --当snum 等于 4 时 跳出循环  
--输出:  
--snum is 1  
--snum is 2  
--snum is 3  

—|—

for:

1  
2  
3  
for i=1,10,2 do -- 这里i=1表示起始值, 10 表示最大值, 2表示步进值(可以没有,默认值为1,也就是其他语言里的i++)  
    print(i)  
end  

—|—

注意一下,for的循环变量总是只作用于for的局部变量,你也可以省略步进值,这时候,for循环会使用 1 作为步进值。

可以用break来中止一个循环。

数值运算

和C语言一样,支持+, -, *, /。但Lua还多了一个”^”。这表示指数乘方运算。比如2^3 结果为8, 2^4结果为16。 连接两个字符串,可以用”..”运处符。如:

1  
"This a " .. "string." -- 等于 "this a string"  

—|—

比较运算

< > <= >= == ~= 分别表示 小于,大于,不大于,不小于,相等,不相等 所有这些操作符总是返回 true 或 false。 对于Table,Function和Userdata类型的数据,只有 == 和 ~=可以用。相等表示两个变量引用的是同一个数据。比如:

1  
2  
3  
4  
5  
6  
a={1,2}  
b=a  
print(a==b, a~=b) -- true, false  
a={1,2}  
b={1,2}  
print(a==b, a~=b) -- false, true  

—|—

逻辑运算

and, or, not

其中,and 和 or 与C语言区别特别大。 在这里,请先记住,在Lua中,只有 false 和 nil 才计算为 false,其它任何数据都计算为 true,0 也是 true!

and 和 or 的运算结果不是 true和false,而是和它的两个操作数相关。

a and b: 如果a为false,则返回a;否则返回b

a or b: 如果 a 为true,则返回a;否则返回b

举几个例子:

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2  
3  
4  
5  
print(4 and 5) --> 5  
print(nil and 13) --> nil  
print(false and 13) --> false  
print(4 or 5) --> 4  
print(false or 5) --> 5  

—|—

在Lua中这是很有用的特性,也是比较令人混洧的特性。 我们可以模拟C语言中的语句:

1  
x = a? b : c  

—|—

在Lua中,可以写成:

1  
x = a and b or c  

—|—

最有用的语句是:

1  
x = x or v  

—|—

它相当于:

1  
if not x then x = v end  

—|—

Table

关系表类型,这是一个很强大的类型。我们可以把这个类型看作是一个数组。只是C语言的数组,只能用正整数来作索引;在Lua中,你可以用任意类型来作数组的索引,除了nil。同样,在C语言中,数组的内容只允许一种类型;在Lua中,你也可以用任意类型的值来作数组的内容,除了nil。

Table的定义很简单,它的主要特征是用”{“和”}”来括起一系列数据元素的。比如:

1  
2  
3  
T1 = {} -- 定义一个空表  
T1[1]=10 -- 然后我们就可以象C语言一样来使用它了。  
T1["John"]={Age=27, Gender="Male"}  

—|—

这一句相当于:

1  
2  
3  
T1["John"]={} -- 必须先定义成一个表,还记得未定义的变量是nil类型吗  
T1["John"]["Age"]=27  
T1["John"]["Gender"]="Male"  

—|—

当表的索引是字符串的时候,我们可以简写成:

1  
2  
3  
T1.John={}  
T1.John.Age=27  
T1.John.Gender="Male"  

—|—

1  
T1.John{Age=27, Gender="Male"}  

—|—

这是一个很强的特性。 在定义表的时候,我们可以把所有的数据内容一起写在”{“和”}”之间,这样子是非常方便,而且很好看。比如,前面的T1的定义,我们可以这么写:

1  
2  
3  
4  
5  
6  
7  
8  
9  
10  
11  
T1=  
  {  
    10, -- 相当于 [1] = 10  
    [100] = 40,  
    John= -- 如果你原意,你还可以写成:["John"] =  
    {  
    Age=27, -- 如果你原意,你还可以写成:["Age"] =27  
    Gender=Male -- 如果你原意,你还可以写成:["Gender"] =Male  
    },  
    20 -- 相当于 [2] = 20  
}  

—|—

看起来很漂亮,不是吗?我们在写的时候,需要注意三点:

第一,所有元素之间,总是用逗号”,”隔开;

第二,所有索引值都需要用”[“和”]”括起来;如果是字符串,还可以去掉引号和中括号;

第三,如果不写索引,则索引就会被认为是数字,并按顺序自动从1往后编;

表类型的构造是如此的方便,以致于常常被人用来代替配置文件。是的,不用怀疑,它比ini文件要漂亮,并且强大的多。

Lua 函数

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。

Lua 提供了许多的内建函数,你可以很方便的在程序中调用它们,如print()函数可以将传入的参数打印在控制台上。

Lua 函数主要有两种用途:

1.完成指定的任务,这种情况下函数作为调用语句使用;

2.计算并返回值,这种情况下函数作为赋值语句的表达式使用。

函数,在Lua中,函数的定义也很简单。典型的定义如下:

1  
2  
3  
function (a,b) -- add 是函数名字,a和b是参数名字  
    return a+b -- return 用来返回函数的运行结果  
end  

—|—

请注意,return语言一定要写在end之前。假如你非要在中间放上一句return,那么请写成:do return end。 还记得前面说过,函数也是变量类型吗?上面的函数定义,其实相当于:

1  
add = function (a,b) return a+b end  

—|—

当你重新给add赋值时,它就不再表示这个函数了。你甚至可以赋给add任意数据,包括nil (这样,你就清除了add变量)。Function是不是很象C语言的函数指针呢? 和C语言一样,Lua的函数可以接受可变参数个数,它同样是用”…”来定义的,比如:

1  
function sum (a,b,…)  

—|—

如果想取得…所代表的参数,可以在函数中访问arg局部变量(表类型)得到。如

1  
sum(1,2,3,4)  

—|—

则,在函数中,

1  
a = 1, b = 2, arg = {3, 4}  

—|—

更可贵的是,它可以同时返回多个结果,比如:

1  
2  
3  
4  
function s()  
  return 1,2,3,4  
end  
a,b,c,d = s() -- 此时,a = 1, b = 2, c = 3, d = 4  

—|—

前面说过,表类型可以拥有任意类型的值,包括函数!因此,有一个很强大的特性是,拥有函数的表,哦,我想更恰当的应该说是对象吧。Lua可以使用面向对象编程了。不信?那我举例如下:

1  
2  
3  
4  
5  
6  
7  
t = {  
     Age = 27  
     add = function(self, n) self.Age = self.Age+n end  
  }  
  print(t.Age) -- 27  
  t.add(t, 10)  
  print(t.Age) -- 37  

—|—

不过,t.add(t,10) 这一句实在是有点土对吧?没关系,在Lua中,你可以简写成:

1  
t:add(10) -- 相当于 t.add(t,10)  

—|—

实例

以下实例定义了函数 max(),参数为 num1, num2,用于比较两值的大小,并返回最大值:

1  
2  
3  
4  
5  
6  
7  
8  
9  
10  
11  
12  
13  
14  
--[[ 函数返回两个值的最大值 --]]  
function max(num1, num2)  
  
   if (num1 > num2) then  
      result = num1;  
   else  
      result = num2;  
   end  
  
   return result;   
end  
-- 调用函数  
print("两值比较最大值为 ",max(10,4))  
print("两值比较最大值为 ",max(5,6))  

—|—

以上代码执行结果为:

两值比较最大值为     10
两值比较最大值为     6

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