Lua: 好的, 坏的, 和坑爹的

在我使用Lua编程整整9个月后, 是时候停下来反省一下这段经历了. 过去了几年里, 我使用了各式各样的语言:Perl (soaplite.com,
还有其它的项目, 包括我现在的咨询工作), C (DHCPLite 和 ping-pong
juggling robot), JavaScript (Google
Maps相关经验 和 canvas), MATLAB (ping-pong
juggling robot), 等等, 从Turbo Pascal 到 F# -- 比较一下Lua和我接触过的其它语言是一件非常好玩的事情. 我已经使用Lua完成了一些不同类型的项目: 一个远程调试器(MobDebug),
扩展了一个LuaIDE (ZeroBrane
Studio), 一个移动应用程序 (LuaRemote), 一些教育性的脚本
(EduPack), 还有一个使用Lua在浏览器画板上进行绘图的demo.

虽然我已经见过很多提到Lua的好和坏的列表 (例如, Lua的优势, 为什么使用Lua, 为什么Lua没有得到广泛地应用, Lua的优点,Lua的好和坏, Lua对比JavaScript,
还有Lua的陷阱), 但是有些特性坑死爹了, 还有些他们忘了提, 所以我就自己搞了个列表.
虽然这说不上非常专业, 也没有覆盖到语言的每个方面 (如 math 和string 库), 但这是根据我的编程语言经历得出来的.

好的

小巧: 20000行C代码 可以编译进182K的可执行文件 (Linux下).

可移植: 只要是有ANSI C 编译器的平台都可以编译. 你可以看到它可以在几乎所有的平台上运行:从 microcontrollers Lego
Minstorms NXT, 到 移动平台,
到 游戏主机,甚至 浏览器 (翻译成JavaScript).

作为一个嵌入式可扩展语言 提供了简单直接的 C/C++交互接口.

足够快:见 与其它语言的性能比较, 还有一个 JIT编译器可以显著地提高多数任务的性能;
对于那些仍然对性能不满意的人, 可以把关键部分使用C实现, 然后与其集成, 这样还可以享受其它方面的好处. [3/9/2013更新]替换已经消失的结果为 benchmarksgame.

文档完善: 参考手册, 书籍, wiki, 6页的简短参考 等.

友好和热情的社区. 在杰出的文档, wiki, 邮件列表,
和 StackOverflow中,没有什么问题没有我找不到答案的.

适合初学者和非程序员的简洁语法. Lua 从 Modula (Pascal的分支,
已经广泛应用于教育做为教学语言)借鉴了多数的控制语法. 我现在仍然记得早期使用过Philippe Kahn的快速而优雅的 Turbo
Pascal IDE.

集成的解释器:只需要在命令行下运行

lua

.

先天的协程支持, 用于实现 迭代器 和非抢占式多线程.

低延迟的增量垃圾回收, 没有额外的内存开销, 低实现复杂度,
并且支持 weak tables.

强大并多样化的表 可以保存任意类型的数据 (除了

nil

)
, 还可以使用任意类型的值进行索引 (除了

nil

):

{1,
2, 5, foo = "bar", [func] = "something", ["some spaces"] = value()}

.

词法作用域.

一流的函数 和 闭包 支持的 函数式编程.

尾调用:

return
functioncall()

.

递归函数不需要事先声明:

local function foo() ... foo() ... end

; 注意这样不行

local
foo = function() ... foo() ... end

.

函数返回 多个值:

return
1, 2, 3

. 调用者可以认为返回值是任意个数的: 如果多于3个, 其余会被丢弃; 如果少于3个, 那其它的会是未初始化的

nil

.

函数允许变化的变量个数,

function foo(...) local args = {...}; bar(param, ...) end

.

Table可以 "拆包" 成参数列表,

unpack

(或 Lua 5.2的

table.unpack

):

print(unpack({1,
2, 3}))

打印

1 2 3

.

操作环境变量 (

Lua
5.1中的getfenv

和

setfenv

和

Lua
5.2中的_ENV

操作), 此外还可以构造 沙盒 .

同时赋值多个变量:

local a, b, c = 1, 2

,

x,
y = y, x

, or

a, b = foo()

.

多行字符串 (using

[[...]]

; 可以使用

[[...[=[...]=]...]]

)包含和注释
(

--[[...]]

).

可选的分号语句分隔符 (多数用于解决模棱两可的的情况

a
= f; (g).x(a)

).

重载使用 metatables.

元编程 可以根据你的 DSL修改抽象语法树来创造新的语法.

for

语句有两种形式: generic (使用迭代器:

for
a in iter() do ... end

) 和 numeric (使用数字:

for
a = 1, 5, 0.1 do ... end

); 数字的这个支持各种类型的步进 (不仅仅是整数).

函数调用的语法糖 (

f'string'

,

f"string"

,

f[[string]]

,
and

f{table}

)和方法调用(

obj:m()

).

简单而强大的 调试 库.

与众不同的

表和字符串索引从1而不是0开始.

对一个表中的值赋

nil

会从表中删除它. 这就是说对于不存在的值返回

nil

,
所以元素存不存在跟它是不是

nil

是同一个问题.

a
= {b = nil}

产生一个空表.

没有独立的整数类型; 数字类型 表示的是实数.

没有类; 面向对象 使用 表 和 函数实现;
继承使用 metatable 机制实现.

方法调用使用

object:method(args)

的写法, 与

object.method(object,
args)

的写法是等价的, 但

object

只取值一次.

nil

和

false

是仅有的表示假的值;
0, 0.0, "0" 等其它的一切值都是

true

.

不等于是 ~= (例如,

if a ~= 1 then ... end

).

not, or, and

操作符是逻辑运算符.

赋值是语句, 这就意味着没有

a=b=1

或

if
(a=1) then ... end

的写法.

没有

a+=1

,

a++

,
或其它简写形式.

没有

continue

语句, 尽管有一个 解释 和一堆的替代品,
如在循环中使用

repeat break until true

跳出 或者使用一个Lua 5.2中的

goto

语句.

没有

switch

语句.

某些上下文可能会用到括号; 例如,

a = {}; a.field

正常, 但

{}.field

不行;
后者需要这样写

({}).field

.

循环的控制变量默认是局部的, 循环完了就没了.

for

循环中的极限和步进值是 缓存过的;
这意味着

for i = init(), limit(), step() do ... end

中的三个函数

init

,

limit

,
和

step

只在循环开前调用过一次.

条件 和其它控制语言不需要括号.

字符串和数字会自动转换 (需要一个数字时提供一个字符串, 反之亦然), 除了相等比较:

0 == "0"

为

false

,

{}
~= 1

为

true

, 还有

foo["0"]

和

foo[0]

引用的是表中不同的值;
其它关系运算符会在比较不同类型的值时产生错误.

逗号和分号 都可以作为表中的元素分隔符; 也同样都可以作为 可选的分隔符 放在结束括号前:

a
= {a = 1, b = 2, }

.

比想像中还要少的内部组件; 可能一些人觉得这就像 "电池没有包含在内"一样. 从另一个角度来看, 这成就了它的紧凑而又可移植的核心, 不过同时有一些库可以进行补偿, 如 LuaRocks 和Penlight.

坏的

有限的错误处理支持 (使用pcall 和xpcall),尽管有些人 争论这已经够用了 ,
只需要加一些语法糖和特性支持 (如确定性的finalizer).

pcall

和

error

的组合十分强大,
特别是

error

可以返回任何东西 (例如一个表)而不是仅仅是一个字符串, 但是

catch
... finally

结构在多数情况下可能更加清晰直观.

默认是全局的作用域 (这么说对 Lua 5.2不公平,
它已经没有全局了). 有一个 strict 模块要求所有全局变量都需要初始化.
虽然我并没有很多问题是由未初始化的全局变量引起的, 但还是把它放到"坏的"分类, 因为有一次我犯了一个错误, 在调用一个"next"变量时没有局部化它, 引起一个问题 就是迭代器覆盖了另一个模块的next 函数.

没有Unicode 支持 (最起码

string.len

和模式识别函数需要识别
Unicode 字符); 不过有一个ICU库的 绑定 实现了Unicode支持.
可以看一下这条 消息 和后续总结的的关于现有的支持和

string.*

需要什么样的修改.

有限的模式匹配支持, 尽管已有的也十分强大.在使用了15 年 Perl后, 我非常想念其中的一些正则表达式特性(多数是前向搜索,
可选组

(group )?

, 还有组内组), 没有任何一个都是会增加实现复杂度的. 对于需要更强大的正则表达式的人可以使用 LPeg 和它的 re 模块.

没有三目运算符; 有一些替代品. 一般我使用

foo
= test and value1 or value2

形式,

value2

在

test

和

value1

都为

false

时可以赋值.

没有内置POSIX函数. 虽然有 luaposix 模块,
但是它需要编译, 这并不是一个好的选择. 尽管对于这个我并没有很强的需求, 但是每当我需要获取/设置一个环境变量时总会直观想到去访问

getenv

和

setenv

[6/1/2012更新] miko
在评论中提到, 有 os.getenv,
但是没有相应的

os.setenv

.

没有类/对象 finalizer. Lua 通过 __gc metamethod提供finalizer
的功能 , 但它只能用于自定义类型 (不是表), 并且不能跟其它语言的相应功能匹配, 举例来说, Perl中的 DESTROY 和 END方法. [05/27/2012更新] Lua
5.1中有一个没有文档说明的 newproxy特性, 它实现了表的 finalizers;
Lua 5.2 移除了这个特性的同时增加了 表的__gc元方法.

没有Lua和C代码之间的yielding:

coroutine.yield

在跨越 Lua/C 边界调用时会失败

attempt
to yield across metamethod/C-call boundary

. 我在使用 luasocket和协程进行异步编辑时多次遇到过这个错误,
最后使用 copas 模块解决. 在Lua 5.2中这个问题得到解决.

坑爹的

表中元素的个数并不是很容易获取, 结果取决于你怎么做 (或你怎么定义"长度"). 这可能不是个意外, 因为Lua提供了强大的表并支持灵活的索引方式 (数字或其它Lua类型, 除了

nil

).
Lua中的表有两部分: "数组" 部分(使用

t = {1, 2, 3}

生成) 和 "哈希" 部分(使用

t
= {a = "foo", ["b"] = 2}

生成); 这两者可以灵活地结合在一起.

#table

返回最短的"数组"部分长度(没有任何缺口) 而

table.maxn(t)

返回最长的 "数组"
部分(Lua 5.2移除了这个函数). "哈希" 部分没有定义长度. 两者都可以使用

pairs

方法进行遍历, 同时允许你对其中的元素进行计数. 然而,

print(#{1,
2, nil, 3})

打印4 却不是想像中的 2 ,

print(#{1, 2, nil, 3, nil})

打印的则是2. 我确信有一个合理的理由解释它, 但是现在说是就是"坑爹"的地方. [11/17/2012更新] FireFly
在评论中提到, Lua 5.2 中表的长度 只定义成 没有洞的.

return

必须是语句块中的最后一句; 也就是说,

function
foo() print(1); return; print(2) end

会触发一个错误

'end' expected...

或

unexpected
symbol near <whatever statement you have after 'return'>

(这取决于在

return

之后有没有分号). 没有人会这样写,
除非你在调试, 但我却被它坑了好几次. 原本我想把它放进"与众不同的"分类, 但是我发现它前后矛盾. 在一个不能使用

return

的地方却能使用

do
return end

. [5/19/2012更新] 这同样出现在

break

语句上,
虽然在Lua 5.2中

break

不再必须是语句块的最后一句了.

函数只返回一个值但它并不是列表中的最后一个; 如:

function f123() return 1, 2, 3 end
function f456() return 4, 5, 6 end
print(f123(), f456()) -- prints 1, 4, 5, 6
print(f456(), f123()) -- prints 4, 1, 2, 3

这个

return

的行为也受到这条规则约束:

return
f456()

返回3个值, 但

return (f456())

只返回一个值 (注意多出的括号). 关于这个语言特性有 很好的文档,
但我仍然认为它太坑爹了 (或许在旁人看来它是优点).

总的来说, 到目前为止我很享受这个语言带来的简洁和便利, 尽管有些东西跟我之前的做法有点不一样. 特别是在8岁的儿子很快地学会了Lua的语法后, 我觉得自己的那些关于 Turbo Pascal 的经历已经过时了.