Lua 基础语法教程

本教程基于 basics.lua 文件，详细介绍 Lua 编程语言的基础语法知识。

目录

  1. 变量声明和赋值
  2. 数据类型
  3. 条件语句
  4. 循环结构
  5. 运算符

1. 变量声明和赋值

全局变量

在 Lua 中，不使用 local 关键字声明的变量是全局变量。

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-- 全局变量
global_var = 10  -- 不使用local声明的是全局变量
print("Global variable:", global_var)

局部变量

使用 local 关键字声明的变量是局部变量，其作用域仅限于声明它的块。

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-- 局部变量
local local_var = 20  -- 使用local声明的是局部变量
print("Local variable:", local_var)

多重赋值

Lua 支持同时给多个变量赋值。

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-- 多重赋值
local a, b, c = 1, 2, 3
print("Multiple assignment:", a, b, c)

交换变量值

利用多重赋值的特性，可以方便地交换变量值。

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-- 交换变量值
local x, y = 10, 20
print("Before swap:", x, y)
x, y = y, x
print("After swap:", x, y)

额外示例：变量的默认值

当赋值表达式的数量少于变量数量时，多余的变量会被赋予 nil 值。

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-- 变量的默认值
local p, q, r = 1, 2
print("p:", p, "q:", q, "r:", r)  -- r 会被赋值为 nil

2. 数据类型

Lua 是一种动态类型语言，共有 8 种基本数据类型：nil、boolean、number、string、table、function、userdata 和 thread。

nil 类型

nil 是一个特殊的值，表示”无”或”不存在”。

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-- nil类型
local nil_var = nil
print("nil type:", type(nil_var))

boolean 类型

布尔类型只有两个值：true 和 false。

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-- boolean类型
local bool_true = true
local bool_false = false
print("boolean type:", type(bool_true), type(bool_false))

number 类型

Lua 中只有一种数值类型，用于表示整数和浮点数。

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-- number类型（Lua中只有一种数值类型）
local int_num = 42
local float_num = 3.14
local exp_num = 1e-3
print("number type:", type(int_num), type(float_num), type(exp_num))

string 类型

字符串是由零个或多个字符组成的序列，可以用单引号、双引号或长字符串语法（[[...]]）表示。

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-- string类型
local str1 = "Hello"
local str2 = 'World'
local str3 = [[Multi-line
string]]
print("string type:", type(str1), str1, str2)
print("Multi-line string:", str3)

table 类型

表是 Lua 中唯一的复合数据类型，可以用来表示数组、字典等数据结构。

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-- table类型（Lua中唯一的复合数据类型）
local tbl = {1, 2, 3}
print("table type:", type(tbl))

-- 表作为数组
local arr = {10, 20, 30, 40, 50}
print("Array elements:")
for i = 1, #arr do
    print(i, arr[i])
end

-- 表作为字典
local dict = {name = "John", age = 30, city = "New York"}
print("Dictionary elements:")
for key, value in pairs(dict) do
    print(key, value)
end

function 类型

函数是 Lua 中的第一类值，可以存储在变量中、作为参数传递或作为返回值。

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-- function类型
local func = function() print("Hello") end
print("function type:", type(func))
func()  -- 调用函数

-- 命名函数
function greet(name)
    print("Hello, " .. name .. "!")
end
greet("Lua")

userdata 和 thread 类型

  • userdata：用于表示由 C 语言创建的自定义类型。
  • thread：用于表示协程（coroutine）。

3. 条件语句

Lua 提供了 if、elseif 和 else 语句来实现条件判断。

if-else 语句

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-- if-else语句
local num = 10
if num > 0 then
    print("Positive number")
elseif num < 0 then
    print("Negative number")
else
    print("Zero")
end

额外示例：嵌套的条件语句

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-- 嵌套的条件语句
local score = 85
if score >= 90 then
    print("Excellent!")
elseif score >= 70 then
    print("Good job!")
elseif score >= 60 then
    print("Pass.")
else
    print("Need to improve.")
end

4. 循环结构

Lua 提供了三种循环结构：for、while 和 repeat-until。

for 循环（数值型）

用于执行固定次数的循环。

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-- for循环（数值型）
print("Numeric for loop:")
for i = 1, 5 do
    print(i)
end

for 循环（带步长）

可以指定循环的步长。

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-- for循环（带步长）
print("\nNumeric for loop with step:")
for i = 5, 1, -1 do
    print(i)
end

while 循环

在条件为真时重复执行循环体。

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-- while循环
print("\nWhile loop:")
local count = 1
while count <= 5 do
    print(count)
    count = count + 1
end

repeat-until 循环

至少执行一次循环体，然后在条件为真时停止。

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-- repeat-until循环（至少执行一次）
print("\nRepeat-until loop:")
local i = 1
repeat
    print(i)
    i = i + 1
until i > 5

额外示例：泛型 for 循环

用于遍历表中的元素。

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-- 泛型for循环遍历表
print("\nGeneric for loop:")
local fruits = {"apple", "banana", "orange"}
for index, value in ipairs(fruits) do
    print(index, value)
end

-- 泛型for循环遍历字典
local person = {name = "Alice", age = 25, job = "Engineer"}
for key, value in pairs(person) do
    print(key, value)
end

5. 运算符

算术运算符

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-- 算术运算符
local a, b = 10, 3
print("Arithmetic operators:")
print("a + b =", a + b)  -- 加法
print("a - b =", a - b)  -- 减法
print("a * b =", a * b)  -- 乘法
print("a / b =", a / b)  -- 除法（浮点数）
print("a % b =", a % b)  -- 取模
print("a ^ b =", a ^ b)  -- 幂运算

关系运算符

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-- 关系运算符
print("\nRelational operators:")
print("a == b", a == b)  -- 等于
print("a ~= b", a ~= b)  -- 不等于
print("a > b", a > b)    -- 大于
print("a < b", a < b)    -- 小于
print("a >= b", a >= b)  -- 大于等于
print("a <= b", a <= b)  -- 小于等于

逻辑运算符

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-- 逻辑运算符
print("\nLogical operators:")
local x, y = true, false
print("x and y", x and y)  -- 逻辑与
print("x or y", x or y)    -- 逻辑或
print("not x", not x)      -- 逻辑非

字符串连接运算符

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-- 字符串连接运算符
print("\nString concatenation:")
local str1, str2 = "Hello", "World"
print("str1 .. str2 =", str1 .. " " .. str2)  -- 使用 .. 连接字符串

额外示例：运算符优先级

Lua 中的运算符优先级从高到低依次为：

  1. ^
  2. 一元运算符（not, #, -）
  3. *, /, %
  4. +, -
  5. ..
  6. <, >, <=, >=, ~=, ==
  7. and
  8. or
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-- 运算符优先级示例
local result = 2 + 3 * 4
print("2 + 3 * 4 =", result)  -- 结果为 14，因为 * 优先级高于 +

local result2 = (2 + 3) * 4
print("(2 + 3) * 4 =", result2)  -- 结果为 20，使用括号改变优先级

运行示例

要运行 basics.lua 文件，只需在命令行中执行：

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lua basics.lua

运行结果将显示各个部分的输出，包括变量值、数据类型信息、条件判断结果、循环执行过程和运算符计算结果。

总结

本教程介绍了 Lua 编程语言的基础语法，包括：

  • 变量声明和赋值
  • 数据类型
  • 条件语句
  • 循环结构
  • 运算符

通过学习这些基础知识，您已经为进一步学习 Lua 的高级特性（如函数闭包、表操作、模块系统等）打下了坚实的基础。

basics.lua

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-- Lua基础语法示例
-- print语句使用英语，注释使用中文

-- 1. Variable Declaration and Assignment
print("=== Variable Declaration and Assignment ===")
-- 全局变量
local_var = 10  -- 不使用local声明的是全局变量
print("Global variable:", local_var)

-- 局部变量
local local_var = 20  -- 使用local声明的是局部变量
print("Local variable:", local_var)

-- 多重赋值
local a, b, c = 1, 2, 3
print("Multiple assignment:", a, b, c)

-- 交换变量值
local x, y = 10, 20
a, b = b, a
print("After swap:", a, b)

-- 2. Data Types
print("\n=== Data Types ===")
-- nil类型
local nil_var = nil
print("nil type:", type(nil_var))

-- boolean类型
local bool_true = true
local bool_false = false
print("boolean type:", type(bool_true), type(bool_false))

-- number类型（Lua中只有一种数值类型）
local int_num = 42
local float_num = 3.14
local exp_num = 1e-3
print("number type:", type(int_num), type(float_num), type(exp_num))

-- string类型
local str1 = "Hello"
local str2 = 'World'
local str3 = [[Multi-line
string]]
print("string type:", type(str1), str1, str2)
print("Multi-line string:", str3)

-- table类型（Lua中唯一的复合数据类型）
local tbl = {1, 2, 3}
print("table type:", type(tbl))

-- function类型
local func = function() print("Hello") end
print("function type:", type(func))

-- 3. Conditional Statements
print("\n=== Conditional Statements ===")
local num = 10

-- if-else语句
if num > 0 then
    print("Positive number")
elseif num < 0 then
    print("Negative number")
else
    print("Zero")
end

-- 4. Loop Structures
print("\n=== Loop Structures ===")

-- for循环（数值型）
print("Numeric for loop:")
for i = 1, 5 do
    print(i)
end

-- for循环（带步长）
print("\nNumeric for loop with step:")
for i = 5, 1, -1 do
    print(i)
end

-- while循环
print("\nWhile loop:")
local count = 1
while count <= 5 do
    print(count)
    count = count + 1
end

-- repeat-until循环（至少执行一次）
print("\nRepeat-until loop:")
local i = 1
repeat
    print(i)
    i = i + 1
until i > 5

-- 5. Operators
print("\n=== Operators ===")

-- 算术运算符
local a, b = 10, 3
print("Arithmetic operators:")
print("a + b =", a + b)
print("a - b =", a - b)
print("a * b =", a * b)
print("a / b =", a / b)
print("a % b =", a % b)
print("a ^ b =", a ^ b)

-- 关系运算符
print("\nRelational operators:")
print("a == b", a == b)
print("a ~= b", a ~= b)
print("a > b", a > b)
print("a < b", a < b)
print("a >= b", a >= b)
print("a <= b", a <= b)

-- 逻辑运算符
print("\nLogical operators:")
local x, y = true, false
print("x and y", x and y)
print("x or y", x or y)
print("not x", not x)

-- 字符串连接运算符
print("\nString concatenation:")
local str1, str2 = "Hello", "World"
print("str1 .. str2 =", str1 .. " " .. str2)